4.3.2 LE TECNOLOGIE

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Le tecnologie che possono dare un significativo contributo alla riduzione dei consumi riguardano in particolare:micro

– impiantistica ad alta efficienza (caldaie a condensazione, impianti di micro-cogenerazione, pompe di calore a compressione e ad assorbimento, sistemi integrati con le fonti rinnovabili, ecc.);

– materiali, dispositivi e prodotti per la riduzione delle dispersioni energetiche delle tubazioni degli impianti termici o per un miglior rendimento della diffusione finale del calore (quali ad esempio radiatori ad alta superficie di scambio);

– laterizi innovativi, con caratteristiche di elevato isolamento termico;

– materiali dedicati per l’isolamento termico degli edifici (organici, naturali e di sintesi, inorganici, naturali e di sintesi, tra i quali troviamo argilla espansa, fibra di cellulosa stabilizzata, poliuretano espanso, polistirene espanso sinterizzato purché privo di HCFC e HFC, intonaci e malte per isolamento termico e prevenzione dell’umidità, vernici isolanti, sughero, guaine, teli e membrane per coibentazione, pannelli in fibra di legno e in fibra naturale);

– prodotti e sistemi per la riduzione delle dispersioni e degli assorbimenti di calore (quali ad esempio serramenti ad alte prestazioni termiche, vetri a controllo solare per la riduzione del fabbisogno di climatizzazione estiva, schermature solari esterne mobili come tende, veneziane, frangisole, lastre isolanti trasparenti in policarbonato).

Inoltre, si vanno sempre più affermando tecnologie e sistemi innovativi quali i sistemi domotici, l’involucro attivo, il solar cooling, lo smart building e la cogenerazione.

Tra le tecnologie innovative si segnalano:

Materiali ad alta riflettanza (Cool material) 

L’utilizzo di cool material per le coperture e le facciate degli edifici limita l’apporto solare e quindi la richiesta energetica per il raffrescamento. L’utilizzo di questi materiali riduce la temperatura dell’aria in ambiente urbano, migliorando il comfort termico e riducendo il salto termico tra ambiente interno ed esterno, con riduzione della richiesta di fabbisogno per raffrescamento per gli edifici. Infine l’utilizzo di materiali generalmente chiari consente di ridurre la potenza degli impianti di illuminazione esterna a parità di prestazione illuminotecnica e riveste quindi una notevole importanza per l’efficienza energetica negli usi finali, in particolar modo quelli elettrici, legati alla riduzione dei regimi termici durante la stagione estiva. Otre a questo utilizzo i cool material trovano applicazione anche per le pavimentazioni di spazi urbani aperti (strade, piazze etc.) con elevate potenzialità di risparmio energetico conseguibili a scala urbana e di edificio.

Per lo sviluppo e la diffusione di questi prodotti sono state attivate una serie di azioni: analisi dei materiali disponibili; tipo di applicazione (coperture e sistemi schermanti, degli edifici, pavimentazioni stradali, pavimentazioni di aree pedonali); sviluppo di nuovi materiali (termo cromici, a selettività spettrale); potenzialità di risparmio energetico di ogni tipologia di applicazione; progetti dimostrativi; analisi dell’impatto della riduzione dell’isola di calore urbana sui consumi energetici a scala urbana e di edificio.

L’utilizzo dei cool material comincia a diffondersi anche per i materiali urbani (marciapiedi, aree pedonali, strade), combinando l’elevata riflettanza al biossido di titanio, utilizzato per la fotocatalisi e, dunque, per la riduzione di inquinanti nell’aria. Le temperature superficiali dei cool material risultano decisamente inferiori a quelle dell’asfalto, che ha generalmente una riflettanza solare compresa tra il 5 (nuovo) ed il 15% (invecchiato all’asfalto).

Le vernici e le guaine a base organica sono i prodotti attualmente più diffusi e meno costosi per la creazione di cool roofs, ovvero cool material applicati sulle coperture degli edifici, ma possono andare incontro ad un rapido degrado delle prestazioni iniziali dovuto all’azione degli agenti atmosferici, all’inquinamento e all’invecchiamento dei materiali. L’università di Modena e Reggio Emilia con ENEA hanno condotto uno studio avente come obiettivo la creazione di prodotti per coperture antisolari basati su materiali ceramici. Questi sono in grado di fornire prestazioni uguali o superiori a quelle offerte dai materiali organici in termini di riflettanza solare e molto superiori in termini di durabilità della performance dopo invecchiamento.

Da analisi preventiva delle caratteristiche e delle prestazioni attese da parte di varie materie prime, si sono realizzati numerosi ingobbi ceramici bianchi e per alcuni di essi si sono ottenuti un elevato potere coprente del supporto ed un’elevata riflettanza solare (in particolare un ingobbio, arriva ad una riflettanza solare del 90%). Parallelamente, si sono realizzati ingobbi contenenti materiale di recupero a basso costo, comunque contraddistinti da riflettanza elevata. I due ingobbi dalle migliori prestazioni sono stati successivamente ricoperti con smalti ceramici al fine di conferire loro la massima resistenza agli agenti atmosferici. L’esito finale del lavoro ha portato a realizzare due tipologie di piastrelle ceramiche cool roof perfettamente finite ed industrializzabili, con riflettanza solare di 86% e 83% rispettivamente. In termini di riflettanza solare le prestazioni di questi due prodotti superano quelle della maggior parte delle vernici a base organica attualmente

in commercio. In termini di resistenza all’invecchiamento i prodotti ceramici offrono proprietà di molto superiore elle vernici a base organica. L’effetto isola di calore urbana è un fenomeno che affligge in maniera sempre più persistente i centri abitati. Gli studi condotti11 evidenziano le potenzialità dell’uso dei cool material al fine di mitigare alcuni pericolosi aspetti legati al surriscaldamento globale e locale.

11 AdP Ricerca di Sistema

12 Fonte : Rapporto 2012 Fillea CGIL- LEGA AMBIENTE Innovazione e Sostenibilità nel settore edilizio “costruire il futuro”.

L’applicazione su scala urbana dei suddetti materiali è stata analizzata tramite un software di simulazione, l’ENVI-met. Esso ha permesso di quantificare l’effettiva influenza che questi ultimi hanno sulla temperatura dell’aria esterna di una zona di Roma presa a campione, evidenziandone una diminuzione considerevole. La diminuzione della temperatura si ripercuote anche su un generale miglioramento del livello di comfort. L’utilizzo in larga scala di cool material con proprietà sempre migliori, unito ad un’estensione delle aree vegetative in ambiente urbano, risulta essere un fattore importante che contribuisce a migliorare le condizioni di comfort termico esterno, ridurre i fabbisogni di climatizzazione degli edifici e aumentare la qualità urbana. L’utilizzo di adeguati strumenti consente di valutare le caratteristiche termo fisiche dei materiali naturali e del costruito a scala urbana e, conseguentemente, valutare le opportunità di mitigazione dello stress termico, utilizzando materiali ad elevata riflessione solare. Un passo fondamentale è la mappatura geometrica della città, o sua porzione, e successivamente la caratterizzazione termica, individuando i materiali più ricorrenti e la loro ripartizione sull’area di interesse. Una serie di studi, relativi ad una porzione del centro di Roma, è stata condotta come analisi preliminare alla valutazione dell’impatto dei regimi termici urbani sul carico di raffrescamento degli edifici o di intere aree urbane. Attualmente l’utilizzo di questi materiali è limitato in quanto si è ancora in una fase preliminare di penetrazione del mercato, per diversi motivi tra cui il carattere di innovazione, che dagli operatori è visto con una certa diffidenza, dalla poca conoscenza dei materiali anche da parte dei progettisti, e, per alcune applicazioni, per le procedure di posa in opera, specialmente per l’applicazione su coperture esistenti. In linea di massima gli extra costi dei cool material e la loro applicazione incidono tra il 10 e 20% in più rispetto ai costi di analoghi prodotti attualmente utilizzati. E’ plausibile prevedere che questa incidenza di costo possa ridursi sensibilmente con la loro maggiore produzione e utilizzo.

Cementi12 

Tra i materiali cementizi innovativi, sono presenti prodotti compositi fibro rinforzati costituiti da matrici organiche e inorganiche ad alta deformazione, come quelli a matrice polimerica, molto utilizzati in edilizia per i problemi strutturali, di antisismica e di efficienza energetica. Di seguito, a titolo esemplificativo e non esaustivo, si presentano alcuni prodotti anche coperti da brevetto. – “I.light” (brevetto della Italcementi), costituito da un nuovo tipo di materiale cementizio che, legando particolari resine, consente di fabbricare pannelli che trasmettono la luce;

– prodotti cementizi quali gli autopulenti e foto catalitici, impiegati per intonaci e pavimentazioni che utilizzano nanoparticelle di biossido di titanio. Tra questi si segnalano: il TX Active, forse il più noto esempio italiano diffuso anche a livello internazionale; il legante fotoattivo TX Aria (cemento specifico con cui confezionare pitture, malte e rasanti, intonaci,calcestruzzi) che abbatte le sostanze nocive prodotte in ambiente; il nuovo cemento termico, avente le stesse caratteristiche di durabilità e resistenza dei calcestruzzi tradizionali, ma con coefficienti di conducibilità termica molto bassi, grazie alla presenza di aggregati provenienti da materiali inorganici di riciclo, che vengono opportunamente trattati per ottenere materiali con caratteristiche innovative. Fra le proprietà del materiale possono essere annoverate la bassa conducibilità termica, l’elevata permeabilità al vapore e un’apprezzabile inerzia termica. Le soluzioni previste riguardano sia gli impieghi strutturali che la produzione di pannelli compositi per la formazione di setti o rivestimenti di facciata, sempre a base di materiali cementizi, con gradi di finitura superficiale diversificati e tali da poter sostituire le tradizionali finiture a base di intonaco. L’introduzione di nuovi materiali nell’edilizia non comporta, in linea generale, profonde trasformazioni né in stabilimento, né nelle fasi lavorative in cantiere. Le trasformazioni indotte nel processo produttivo sono relative a singole fasi produttive, senza incidere in modo sostanziale sull’organizzazione generale del cantiere e del lavoro. L’uso di prodotti che adoperano nanotecnologie, senza considerare le fasi di laboratorio in cui si producono le particelle ingegnerizzate, sfrutta le fasi di miscelazione in stabilimento solitamente utilizzate per queste lavorazioni. Le fasi lavorative, però, necessitano di maggior controllo, poiché spesso le prestazioni migliorative riducono i gradi di tolleranza e i tempi di reazione del materiale. La produzione dei materiali delle nanoparticelle, invece, si effettua in laboratorio chimico, in condizioni controllate ad opera di personale altamente specializzato. La posa in opera dei nuovi materiali richiede una formazione specifica dei lavoratori, mirante a far conoscere le nuove caratteristiche e le corrette modalità di impiego degli stessi. Per quanto riguarda invece il processo produttivo nella filiera, si evidenzia come l’introduzione e lo sviluppo dei materiali riciclati costituisca un’opportunità per creare micro economie locali, legate alla raccolta, al recupero e al riciclaggio dei rifiuti, con la conseguente creazione di nuova occupazione. Si tratta di un’occupazione non specializzata, necessaria nelle fasi di raccolta, differenziazione e trasporto dei rifiuti.

L’impiego di fibre in un sistema cementizio migliora la risposta del materiale alla propagazione delle fessure, indotta dall’insorgere delle tensioni di trazione. I costi di questi prodotti cementizi sono superiori rispetto a quelli dei prodotti convenzionali, anche per i livelli ancora ridotti della domanda di mercato.

Prodotti per l’involucro12 

La richiesta sul mercato di prodotti per l’edilizia sostenibile e a basso impatto ambientale ha sviluppato la produzione di materiali di cui si presentano, a titolo esemplificativo, alcuni esempi che fanno riferimento a prodotti compositi e a quelli realizzati utilizzando le tecniche per le nanotecnologie. Questi ultimi sono ancora poco diffusi a causa dei costi, che non li rendono competitivi sul mercato, e di una scarsa conoscenza da parte degli addetti ai lavori. Molti di questi prodotti sono anche presi in considerazione per la Green Economy.

Materiali Compositi12

Sul mercato sono presenti diversi prodotti di questo tipo e molteplici sono i settori interessati. Tra questi si segnalano: il settore del legno (pannelli per l’edilizia e per i mobilifici); quello dei laterizi (pietre ricomposte, Cottostone, ecc.); manufatti in cemento (pannelli in cartongessi induriti, pannelli prefabbricati precompressi in SFRC-Steel Fiber Reinforced Concrete- ecc.). Tra i prodotti più diffusi e con particolari caratteristiche di innovazione, a carattere esemplificativo e non esaustivo, si presentano per l’edilizia:

mattone

Il Biomattone: prodotto con un procedimento “a freddo” molto specifico, che riduce significativamente il consumo di energia. Il materiale si ottiene combinando meccanicamente a temperatura ambiente il truciolato vegetale di canapa con un legante a base di calce. Il prodotto si sta affermando sul mercato per le opere di tamponatura esterne e per alcune partiture interne. Il truciolato vegetale si ottiene attraverso un processo di separazione meccanica a rulli, tramite il quale si separano i due componenti principali della canapa, la parte legnosa e quella fibrosa. La calce si ottiene tramite cottura di pietra calcarea a temperature molto più basse rispetto a quelle del cemento. 

pannelli legno

 

Pannelli a base di legno: comprendono prodotti ottenuti tramite lo stampaggio a caldo o estrusione. Le fibre di legno sono ricavate dagli sfridi delle lavorazioni dei pannelli, derivati dal legno ed altri materiali. Il materiale plastico è ottenuto riciclando e macinando recipienti e contenitori di vari tipi. Questi manufatti, nella fase di dismissione, possono essere nuovamente immessi nel ciclo produttivo come materia prima con un processo di macinazione. Il prodotto finale mantiene sia la lavorabilità dei materiali plastici che le caratteristiche meccaniche del legno, ponendosi a un livello nettamente superiore rispetto ad altri materiali di origine legnosa quali i truciolari, medium-density fibreboard (MDF) e oriented strand board (OSB).

laterizio

 

Blocco in laterizio porizzato: blocchi dalle ottime prestazioni termiche, capaci di soddisfare le attuali normative in tema di risparmio energetico negli edifici. Le pareti realizzate con i blocchi ed intonacate, raggiungono trasmittanze termiche di 0,24 e 0,30 W/m2K, rendendo inutile la posa di un sistema a cappotto o di un termointonaco. La massa superficiale della parete, esclusi gli intonaci, è infatti superiore ai 230 kg/m2 previsti dalla normativa, garantendo così un miglior comfort abitativo e una sensibile riduzione dei consumi energetici per il raffrescamento estivo. Il blocco ha una buona prestazione per quanto riguarda la permeabilità al vapore, che evita la formazione di condense interstiziali, e un elevato comfort acustico. Tra le potenzialità allo sviluppo, per i pannelli a base di legno, si annoverano: le qualità fisiche e prestazionali, meccaniche e di resistenza superiori al prodotto naturale di partenza; la programmabilità della produzione in grandi quantità a grandi, medi e piccoli formati e differenti spessori; la disponibilità di lavorazione su morfologie diversificate con tagli ad elevata precisione; il ciclo di produzione a lastra singola che supera la difficoltà della segaggione da blocco caratteristica dei lapidei. La diffusione del prodotto è ostacolata dalla bassa sostenibilità dovuta all’utilizzo delle resine e la scarsa utilizzazione nell’impasto di materiali di riciclo, quali ad esempio i frammenti di cotto.

Per migliorare il processo è necessaria un’attività di ricerca e sviluppo mirata a sostituire le resine con materiali “sostenibili” e integrare il processo utilizzando materiali di scarto; ulteriore beneficio atteso è il miglioramento della competitività delle industrie nazionali del settore. I costi di questi prodotti sono superiori a quelli di un materiale tradizionale; tenuto conto però che il loro utilizzo non comporta ulteriori costi per altri prodotti (isolante termico ed acustico), le spese di costruzione di un edificio sono di poco superiori o, in alcuni casi, allineate con quelle di mercato. Inoltre l’aumento della domanda del prodotto dovrebbe renderlo competitivo con gli altri prodotti di questa tipologia.

Fonte-. ENEA

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