WIG presentazione imprese

Politecnico di Torino FacoltĂ di Architettura

Tesi di Dottorato in Architettura e Progettazione Edilizia XXVI ciclo, Marzo 2014

WATER IN GLASS: innovazione di involucro Ilaria Ariolfo

tutor:

Liliana Bazzanella

co-tutor:

Fernando Del Ama Alessandro Mazzotta

INDICE INTRODUZIONE

Premessa alla lettura Focus tematico

Contesto culturale scientifico

Esperienze di riferimento

Stati di avanzamento

Esiti e prospettive

Il significato della sperimentazione

1. IL CONTESTO CULTURALE E SCIENTIFICO

1.1 Innovazione, involucro e sostenibilità nell’ambito della disciplina della

tecnologia dell’architettura Innovazione

Sostenibilità e involucro (sempre parlando di innovazione)

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Accettare l’innovazione

1.2 innovazioni di involucro attraverso l’uso dell’acqua come materiale:

la ricerca documentale

L’acqua e le sue proprietà Casi paradigmatici

Altri casi studio

Costruzione di una cassetta degli attrezzi

Premessa necessaria: il caso spagnolo

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2. LA SPERIMENTAZIONE

2.1 Da dove nasce l’idea

Le esperienze precedenti

2.2 il punto di partenza e gli sviluppi della ricerca spagnola:

il know-how acquisito

Le problematiche e i principali elementi studiati

2.3 le fasi iniziali di costituzione del team e l’organizzazione

del gruppo di lavoro Torino

Il contesto locale

La collaborazione tra gli enti

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2.4 il percorso di ricerca e sperimentazione

La sperimentazione: i temi

le fasi

i punti critici di metà progetto

obbiettivi e risultati

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3. ESITI E PROSPETTIVE

3.1 la scheda tecnica informativa

Comunicare i risultati

WIG (Water In Glass) - un sistema attivo per l’involucro

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3.2 il “work in progress” della sperimentazione

Le prospettive future della sperimentazione

I nuovi obbiettivi

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4. TOOLBOX Istruzioni per l’uso

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4.1 I casi studio 97 Hialeah Best Showroom, Miami - SITE Group, 1978/79

Padiglione Expo ’92, Siviglia - Nicholas Grimshaw, 1992

Complesso Prisma, Norimberga - Atelier Dreiseitl, 1997

Padiglione Alsazia Expo 2010, Shanghai - GIE Alsace Architectural Design, 2010

Edificio BIQ, IBA Amburgo - Arup, 2012

Serra Tropicale del Botanischer Garten, Berlino - Haas Architekten 2011-2013

Facciata dell’Università di Castilla-la Mancha, Albacete - Intelliglass, 2011

Zero energy building, Peñalara (Madrid) - Intelliglass, 2012

Le serre di Peralveche, progetto pilota, Guadalajara - Intelliglass, 2009

4.2 I brevetti

Brevetti relativi all’impiego di acqua nei serramenti

Brevetti relativi al comfort termico

Brevetti relativi alle integrazioni per WIG

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4.3 Altre ricerche ZAE Bayern e GlassX - Phase Change Material, materiali a cambiamento di fase

Fachverband Transparente Wärmedämmung - consorzio per gli isolanti trasparenti

Pianeta srl e CHOSE (Center for Hybrid and Organic Solar Energy) fotovoltaico organico

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BIBLIOGRAFIA

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Introduzione

Premessa alla lettura

Focus tematico Tema centrale della tesi è l’innovazione di involucro, con riferimento particolare alle tecnologie attive volte al risparmio energetico e - più nello specifico - applicate all’involucro per il controllo microclimatico indoor, in termini anche di qualità architettonica.

In particolare, si studia l’applicazione in architettura di un “nuovo” materiale, l’acqua, indagando l’innovazione di involucro trasparente, e non solo.

Partendo da una riflessione che individua gli elementi di chiusura dell’edificio come frontiera di ricerca applicata nella logica di un atteggiamento energicamente consapevole, si è affrontata una sperimentazione relativa ad un componente tecnologico di involucro (costituito da un serramento nel quale l’intercapedine dei vetri “ospita” acqua) confrontandosi con alcune declinazioni di significato relative al concetto di innovazione tecnologica in architettura.

La sperimentazione è il motore della tesi e, come già detto, riguarda un sistema di involucro vetrato in cui l’acqua è un elemento tecnico-prestazionale che si intende proporre anche nelle sue ricadute formali.

L’attività sperimentale si è concretizzata attraverso il rapporto con l’operatività di alcune imprese del settore.

E’ stata particolarmente significativa la collaborazione con una azienda locale specializzata nella progettazione e costruzione di facciate continue (ROAL sas, Grugliasco), interessata ad inserire nella sua produzione un nuovo sistema di involucro edilizio e disposta ad avviare un percorso sperimentale di

costruzione di un prototipo del componente tecnologico, denominato Water in Glass.

La sperimentazione ha inizialmente tenuto conto dei risultati ottenuti dalle ricerche di uno spin-off spagnolo (Intelliglass, Madrid - partner con il quale era già stata avviata una collaborazione), nell’ipotesi di trasferire sul territorio italiano le innovazioni tecnologiche messe a punto nel laboratorio madrileno1. L’ottica è stata quella non di un meccanico adattamento ad un contesto differente – sia geograficamente che culturalmente -, quanto di un affinamento e implementazione di quanto prodotto dallo spin-off. Il percorso di ricerca ha riguardato quindi le potenzialità di adattamento, in prima approssimazione, al contesto economico, climatico, produttivo e culturale italiano ed è stato portato avanti in un team multidisciplinare che ha coinvolto architetti, ingegneri (meccanici, elettronici, aeronautici, energetici) e tecnici specializzati.

Contesto culturale e scientifico La definizione del contesto culturale e scientifico nel quale si inserisce il lavoro fa riferimento al progetto di ricerca operativa, mettendo a fuoco in termini strumentali e relativamente al contesto italiano, i concetti di sostenibilità, innovazione e involucro.

Il concetto di innovazione è stato al centro del dibattito nell’ambito disciplinare della Tecnologia dell’Architettura negli ultimi decenni: dagli scritti più recenti a quelli più consolidati (cfr. Ciribini) per innovazione si intende la realizzazione

1. Riferimento alla pre-

cedente esperienza di ricerca presso l’università Politecnica di Madrid.

Testo di riferimento: Ariolfo, Ilaria; “Progettare con l’acqua : dalla proposta di concorso H2Ousing a Intelliglass”; relatori Michele Bonino, Liliana Bazzanella, Fernando del Ama Gonzalo; correl. Miguel Hermanns; Tesi di laurea in Architettura (costruzione); Settembre 2009; Politecnico di Torino.

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di un “oggetto” che soddisfi in modo diverso, rispetto agli elementi esistenti, alcune esigenze e che quindi presenti una risposta “nuova”. Nell’ambito di questa sperimentazione si è fatto riferimento al concetto di innovazione inteso non come invenzione, ma come prosecuzione e miglioramento di una idea già nota (cfr. casi studio e brevetti).

In relazione alla declinazione del termine innovazione di processo e prodotto, la ricerca qui descritta si sofferma sulla seconda accezione. In relazione al fatto che l’innovazione può nascere dalla disponibilità di nuove conoscenze (research push) oppure da esigenze che si vogliono soddisfare (demand pull), questa ricerca sperimenta le sue mosse nell’ipotesi di stimolare una nuova domanda di mercato, data soprattutto la disponibilità di nuove e consolidate conoscenze che hanno permesso di costituire un primo stato dell’arte e dunque punto di partenza solido per la ricerca applicata.

Esperienze di riferimento Entrando nel merito del rapporto tra acqua/involucro/sostenibilità, si è ritenuto utile fare una disamina di alcuni esempi paradigmatici di edifici realizzati (padiglione Grimshaw per l’Expo del ’92 a Siviglia, l’edificio Prisma di Norimberga, lo Hialeia Showroom del Site Group).

Accanto a tali casi, molto noti nella letteratura di riferimento, si è ritenuto utile indagare anche esperienze meno conosciute, organizzando visite dirette e incontri con progettisti e tecnici di laboratorio. Questi casi studio hanno incrementato il livello di conoscenza, sia in quanto innovativi in merito alla metodologia progettuale in generale (cfr. progetto BIQ ad Amburgo, coordinato dallo studio Arup Germania), sia relativamente all’uso di nuove tec-

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niche ancora in fase di sperimentazione. Criterio selettivo per la scelta di queste esperienze è stato, in particolare, l’attenzione dei progettisti nell’impiegare le tecnologie per raggiungere gli obiettivi prestazionali di risparmio energetico e di comfort interno, anche caratterizzandole al fine di perseguire esiti figurativi di qualità (cfr. progetto di riqualificazione della Serra tropicale del Botanisher Garten, Berlino).

Da un altro punto di vista, si è fatto riferimento a brevetti e progetti di ricerca (che non necessariamente hanno dato origine a brevetti depositati), sempre in relazione all’uso di fluidi nell’involucro con obiettivi di qualità ambientale ed efficienza energetica. Tutte queste ricerche sono state utili nella sperimentazione per trarre spunti di riflessione in relazione alle questioni prestazionali, con specifico riferimento agli aspetti termici.

L’accostarsi al tema di ricerca anche a partire da una attenta disamina di queste esperienze (progetti, risultati di ricerca e brevetti) ha consentito di apportare, da diversi punti di vista, contributi utili per metodologia e contenuti. Queste analisi sono state riportate, all’interno della tesi, nella sezione Toolbox che presenta, più articolato, il repertorio da cui si è attinto durante lo svolgersi della sperimentazione.

Stati di avanzamento Per quanto riguarda le fasi operative, i vari stati di avanzamento della sperimentazione hanno portato alla luce, di volta in volta, alcune criticità in merito alle possibilità di realizzazione di un modulo composto da un doppio vetro con acqua che circola nell’intercapedine, adottando un sistema di vetrocamera e di serramento tradizionale. Per identificare il processo sperimentale a scala locale si è scelto di denomina-

re questo sistema Water in Glass. Lo svolgimento della sperimentazione ha determinato l’esigenza di un continuo feedback e confronto con casi sperimentali analoghi.

L’obbiettivo, fin dall’inizio, è stato quello di orientarsi verso una proposta di concreta realizzabilità del sistema.

L’esperienza operativa è cominciata addentrandosi da subito nella componentistica tecnica e meccanica del modulo tipo, scelto come oggetto di studio privilegiato, lavorando principalmente sulla semplificazione del sistema vetro-acqua in relazione alle questioni impiantistiche (sistema di circolazione) e di articolazione degli elementi che costituiscono il componente tecnologico (telai, distanziatori e vetri).

Parallelamente all’indagine su questi aspetti, ci si è interrogati sulle ricadute formali delle soluzioni tecnologiche che di volta in volta si delineavano, con particolare riferimento allo studio di telaio: si è giunti ad una prima verifica reale della possibilità di inserire i tubi del circuito dell’acqua all’interno di telai di dimensioni standard. A questo proposito, è stata fondamentale una rassegna di tipologie di serramenti e di sistemi di facciata attualmente commercializzati da produttori leader del settore, sia in termini di diffusione commerciale del prodotto (Schüco, Metra, Schött solar), sia dal punto di vista dell’esperienza acquisita riguardo l’innovazione di prodotto (Pianeta srl)2 I momenti significativi sono stati riportati in forma di “diario di bordo” che nella sequenza degli eventi, mette in luce l’alternanza e l’intersezione tra momenti di sperimentazione concreta sul modulo (vetro+acqua) e di approfondimento sui contenuti.

Esiti e prospettive Con riferimento allo stato di avanzamento ultimo, il percorso di sperimentazione per la costruzione di un modulo tipo, attualmente si è concretizzato in due risultati. Da un lato, con riferimento alla sezione del pacchetto stratigrafico vetrato, si è arrivati ad identificare lo spessore ideale dei vetri e del distanziatore (che conseguentemente determina la dimensione della camera d’acqua). Dall’altro, con riferimento ai telai (dei serramenti) si è giunti ad un dimensionamento ideale in relazione alle proposte fatte per il modulo stesso (cfr. quanto riportato nella scheda tecnica informativa, adattamento a spessori dei telai esistenti). La verifica di questi due aspetti è stata condotta focalizzando l’attenzione sugli specifici elementi (vetri e distanziatori, telai) che, assemblati tra di loro, costituiscono il serramento finito.

La sperimentazione descritta riporta le fasi che hanno consentito di arrivare alla realizzazione di un modulo di prova di dimensioni 1mx1m che è servito per effettuare i test di funzionamento del circuito per la circolazione dell’acqua nel serramento.

In termini di comunicazione degli esiti applicativi dell’elemento oggetto di studio si è deciso di simulare un pieghevole o, meglio, un depliant informativo, in grado di esporre in modo sintetico le prestazioni del componente ad un pubblico di interlocutori di diverso tipo (progettista, tecnico specializzato in progettazione di involucro e committente consapevole). Coerentemente con le premesse che hanno strutturato il percorso di ricerca, la brochure è strutturata con l’obbiettivo di mettere in risalto gli aspetti tecnico prestazionali, ma anche le valenze figurative e di immagine, con riferimento a tre aspetti che possono condizionare

2. Riferimento al pro-

getto di ricerca in merito al fotovoltaico organico in forma liquida, portato avanti dalla Pianeta srl di Settimo (TO). Si tratta di una ricerca ancora in corso e per il momento riservata (Flexmat).

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3. Progetto Master dei

Talenti della Società Civile, bando 2013-2014, Fondazione Goria (Asti) e Roal sas (Grugliasco).

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in modo evidente le soluzioni formali dell’involucro in cui sia usato Water in Glass: spessore dei telai; sistemi di colorazione del fluido (particelle sospese, coloranti, additivi), anche in funzione dell’accumulo passivo del calore (opacizzazione momentanea del fluido); variazioni nella stratigrafia dei vetri (inserimento silicio amorfo o cristallino).

Sempre all’interno del depliant tecnico informativo, con particolare riferimento alla prefigurazione di un’ampia casistica di soluzioni di involucro architettonico, è stato delineato un abaco di possibili applicazioni di Water in Glass (nelle diverse tipologie di chiusure verticali ed orizzontali: serramento singolo, lucernario, parete doppia). L’intento è quello di indicare sinteticamente le peculiari condizioni di comportamento bioclimatico che si vengono a creare e, parallelamente, di sottolinearne alcune prime specificità in termini di ricadute formali.

L’intenzione è quella di declinare tali riflessioni in relazione all’involucro trasparente, all’involucro opaco (applicando i meccanismi propri del muro di trombe), alla costruzione ex-novo o in progetti di retrofit.

Nella consapevolezza che le questioni accennate sono caratterizzate da evidenti livelli di complessità, le riflessioni

applicata. La tematica dell’uso dell’acqua nell’involucro visto come innovazione dello stesso ha portato alla costruzione di un quadro di riferimento in cui si inserisce la sperimentazione.

La definizione di alcuni concetti chiave come quello di innovazione, involucro, sostenibilità e il riferimento a realizzazioni pertinenti, ha costituito l’ambito documentale.

Lo studio di testi di riferimento scientifico nell’ambito della tecnologia dell’architettura, sono stati utili per il percorso all’interno del dottorato intrapreso in Architettura e progettazione edilizia.

Il forte carattere operativo del lavoro unito alla volontà di definire un quadro disciplinare di riferimento ha portato ad ampliare il contesto culturale con la ricerca di progetti, brevetti e altri materiali che potessero arricchire il contesto di riferimento.

proposte nel depliant si caratterizzano come primi spunti per successivi approfondimenti sperimentali. Ad esempio, saranno possibili ulteriori verifiche sul modulo 1x1 in merito alle prestazioni fisico tecniche dell’elemento tipo.

Questo potrà essere un obbiettivo dell’immediato prosieguo della ricerca dopo la discussione della tesi di dottorato3.

ture che integrano nuovi elementi in analogia all’oggetto della sperimentazione. Nonostante che le tecnologie e i progetti presi in considerazione siano, solo in parte, formalmente confrontabili per qunato riguarda l’uso dell’acqua, si sono riscontrate analogie in merito all’attenzione per il contenimento dei consumi energeticici da cui è stato possibile trarre utili stimoli per la sperimentazione. I casi studio, i brevetti e le ricerche presso laboratori industriali/ università sono trattati specificatamente nel Toolbox, come già detto (tale ap-

Il significato della sperimentazione Questa ricerca di dottorato è contraddistinta da un fulcro che è la ricerca

Le parole chiave di questa ricerca includevano l’acqua come elemento principale per il controllo microclimatico e soprattutto l’applicazione della stessa, in relazione principalmente alle pareti trasparenti di involucro. Questa fase della ricerca si è svolta incontrando di persona i progettisti e i tecnici di alcuni progetti analizzati, in modo da conoscere a fondo le relative architet-

pendice riporta questo materiale, che d’altra parte è spesso citato all’interno della tesi per richiamare i collegamenti e l’attinenza di alcuni casi nelle riflessioni o nelle azioni della ricerca operativa).

La ricerca documentale e gli incontri hanno avuto un ruolo fondamentale fin dall’inizio e hanno portato alla costituzione di un team multidisciplinare, che potesse ricoprire le esigenze tecniche, e soprattutto di controllo del problema da un punto di vista di montaggio e costruzione del componente con elementi standard già in commercio. I primi obbiettivi di semplificazione hanno cercato di dare una risposta applicativa che potesse rendere Water in Glass efficiente ma anche “facile da usare” da parte dei progettisti.

I momenti di studio e quelli operativi sono stati presentati come separati e consequenziali ma nella sperimentazione si sono alternati (momenti di ricerca documentale e momenti di ricerca applicata) ed hanno comportato costanti ripensamenti utili ad arricchire e supportare la parte operativa della tesi.

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2. La sperimentazione

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2.1 Da dove nasce l’idea oggetto della ricerca operativa La sperimentazione è relativa ad una esperienza di ricerca svolta, a Torino, con Roal1e Intelliglass2, grazie al finanziamento borsa “Master dei Talenti della Società Civile” della Fondazione Goria (Asti). L’interesse di ricerca, nasce innanzitutto come prosecuzione dell’attività di tesi di laurea magistrale che trattava, in forma iniziale, lo studio di un particolare brevetto (Radiaglass), atto a migliorare le prestazioni energetiche dell’involucro edilizio e le condizioni di comfort microclimatico interno. Aver speso gli ultimi anni del corso di laurea all’estero, in particolare in Spagna a Madrid presso l’università San Pablo CEU e l’Università Politecnica, ha consentito di approfondire alcuni argomenti specifici in merito alla ricerca di nuove tecnologie per l’involucro edilizio e in particolare all’utilizzo dell’acqua come elemento attivo per il risparmio energetico. In quelle strutture ho avuto l’opportunità di confrontarmi con una realtà universitaria diversa e di creare un rapporto molto importante con il direttore del dipartimento di fisica tecnica ambientale, il professor Fernando del Ama Gonzalo. Questo ha determinato un continuo confronto su tematiche di mio interesse come appunto le tecnologie architettoniche volte al risparmio energetico. Si è anche prefigurata l’occasione di partecipare ad un concorso3 che ha avuto come tema centrale l’efficienza energetica attraverso l’uso/riuso dell’acqua. Attraverso il professor Fernando del Ama, sono venuta a conoscenza di Intelliglass, spin-off che ha messo a punto un pannello attivo trasparen-

te con acqua che circola tra due vetri.

L’elemento, definito con il nome Radiaglass, consiste in un doppio vetro stratificato separato da elementi distanziatori, che danno origine ad una camera al cui interno circola il liquido.

Questo sistema, studiato dallo spin-off spagnolo, è stato ideato come dispositivo per il controllo del carico termico con la possibilità ulteriore di controllo della luce attraverso l’uso di fluidi o vetri colorati. In questo modo, secondo il monitoraggio effettuato dagli spagnoli, sulle loro realizzazioni - esempi presentati precedentemente e successivamente approfonditi nel capitolo 4 -, si ottiene un risparmio energetico e un miglioramento delle condizioni di comfort interno (cfr. tabelle sul cambiamento della temperatura dell’elemento Radiaglass riportate nei casi studio Intelliglass, paragrafo 4.1). In seguito si approfondiranno i possibili impieghi ma, per comprendere le potenzialità bisogna dire, fin d’ora, che il pannello Radiaglass può costituire la parte trasparente di un serramento o il modulo vetrato della facciata continua o ancora un componente anteposto involucro opaco. La possibilità di usare il vetro combinato con l’acqua, non solo come elemento tecnico, ma anche con una possibile caratterizzazione formale, ha costituito il punto di partenza per la progettazione di un “nuovo” componente di involucro ed anche un primo approccio al mondo della ricerca operativa. Il percorso di dottorato si è confrontato quindi anche con questo secondo aspetto, con la chiara intenzione di approfondire la speri-

1. Piccola azienda, di

Grugliasco, specializzata nella serramentistica e in particolare nella progettazione e realizzazione di facciate in carpenteria metallica, interessata alla possibile realizzazione di un elemento innovativo di facciata, quindi alla sua integrazione nel progetto architettonico dell’involucro.

2. Spin-off dell’università Politecnica di Madrid legato ad dipartimento di Termofluidodinamica della Facoltà di Ingegneria Aeronautica, fondato da quattro soci, professori ed architetti.

3. Concorso indetto

dall’Università Europea di Madrid in collaborazione con Iberdrola immobiliare nel maggio del 2008, dal titolo “ECO-LOGICO...?

S.O.S.tenible”. La richiesta, oltre all’inserimento dell’acqua come elemento caratterizzante la proposta, prevedeva la progettazione di un isolato residenziale vicino a Siviglia. L’acqua doveva essere il “materiale” che permettesse di contrastare il clima caldo della regione in questione. La proprosta presentata univa gli aspetti più tecnici, legati all’efficienza dell’acqua, agli aspetti qualitativi formali dell’edificio, applicando una nuova tecnologia - Radiaglass.

Il progetto era intitolato H2Ousing e ricevette il secondo premio.

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mentazione dell’elemento tecnologico sopra detto in un contesto differente da quello spagnolo. La volontà è stata quella di approfondire gli aspetti tecnologici ed architettonico-applicativi di un elemento innovativo e dinamico per l’involucro, non volendo ragionare solo su di un semplice trasferimento geografico. Per contesto differente si intende anche un team e un processo di sperimentazione diverso da quello precedente poiché la prima esperienza spagnola, era stata condotta all’interno di un team organizzato, con professori, ricercatori, borsisti e studenti, un team con molteplici competenze, ma tutte interne al mondo accademico.

Intelliglass in quanto spin-off dell’università, aveva in sé dei punti positivi, ma anche criticità poiché risultava (e risulta in parte tuttora) lontano da logiche produttive di imprese o aziende.

Intraprendere una ricerca simile in Italia, voleva dire preparare e costituire un team necessario ad affrontare una sfida, che legasse già da subito la dualità università-imprese. (cfr. 2.3) Il fatto di essere all’interno di un corso di dottorato che ha un’attenzione al territorio e ai problemi locali, mi ha spinto a mettermi in contatto con alcune realtà importanti a scala piemontese che favoriscono la ricerca (Environment Park,

conseguenza anche la temperatura interna dell’ambiente risulta più costante e controllata.

Polight e IP3 ne sono un esempio). La ricerca di piccole medie imprese è avvenuta attraverso questi enti, per poi creare successivamente un team multidisciplinare.

gestione e facilitando il montaggio e lo smontaggio.

Nello stesso periodo lo spin-off madrileno ha proseguito la ricerca, in parallelo alla nostra, e ha perfezionato il sistema denominandolo Active Glass System (cfr. 2.2), in cui il comfort interno è meglio garantito dalla costante regolazione della temperatura del fluido in relazione alle condizioni esterne; di

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A Torino si è lavorato maggiormente invece sugli aspetti idraulici e tecnologici del sistema. A riguardo i ragionamenti sia sul circuito che sull’integrazione architettonica si sono basati su un’esperienza precisa, ma hanno teso a migliorare e semplificare il sistema per renderne fattibile la produzione su più ampia scala. Il progetto sperimentale è cominciato con la realizzazione di un pannello simile alla tipologia descritta (Radiaglass) assumendo come validi i dati energetici dei monitoraggi spagnoli. Si è lavorato quindi sui circuiti primari, ovvero quelli collegati direttamente alle vetrate e non su quello secondario che ha lo scopo di regolare la temperatura dell’acqua.

In continuità e collaborazione con il team spagnolo abbiamo ragionato sulla proposta di inserimento del pannello o modulo nel mercato italiano, nell’ambito delle richieste di sostenibilità ambientale, del comfort e dell’efficienza energetica, concentrandosi maggiormente, per quanto riguarda l’Italia, sulle questioni tecniche di integrazione del sistema in telai standard, semplificandone la manutenzione e la

Le fasi salienti di questa esperienza, insieme all’immagine diagrammatica del crono-programma e al diario di bordo, evidenziano i punti critici del sistema modulo, le rispettive soluzioni adottate, e gli ulteriori punti aperti, alcuni dei quali in via di risoluzione. La prevista prosecuzione della attuale fase di ricerca prefigura due obbiettivi: il primo riguarda l’integrazione con sistemi di produzione di energia alternativa inte-

grati nel pannello stesso o di supporto al circuito secondario per la climatizzazione del fluido (es: fotovoltaico, reinterpretazione del “muro trombe”, uso della geotermia); il secondo riguarda invece la prefigurazione di possibili scenari commerciali e la realizzazione di progetti architettonici che usano questa tecnologia al fine di un miglioramento tecnico e qualitativo-percettivo.

Le integrazioni con altri sistemi fanno parte del “work in progress” di questo percorso come viene evidenziato nel capitolo 3. Si parla di possibili aperture e di una ricerca in continua evoluzione e che continua ad ampliare il quadro di riferimento rivolgendosi verso materiali innovativi.

Alcune definizioni (in forma di glossario)

termine pannello, in particolare quando si vuole indicare le dimensioni del pacchetto vetrato.

PANNELLO Il pannello consiste nella unione del pacchetto vetrato (doppio vetro con intercapedine d’acqua) con il telaio.

Può essere usato come sinonimo del termine modulo, in particolare quando viene studiato indipendentemente dalle dimensioni del telaio.

SISTEMA Col termine sistema si fa riferimento all’insieme di tutte le componenti di WIG, che collegate tra loro danno origine ai circuiti e al funzionamento complessivo.

COMPONENTE Per componente si intende ogni signola parte che costituisce il sistema WIG, sia del circuito primario (le lastre di vetro, il distanziatore, il telaio, il serbatoio e la pompa autoadescante), sia di quello secondario (lo scambiatore di calore, la pompa di calore, il serbatoio di accumulo del calore e l’accumulatore di energia elettrica)

ELEMENTO L’elemento identifica il pacchetto vetrato, ovvero le lastre di vetro stratificato accoppiate con il distanziatore.

MODULO Il moduolo identifica l’elemento vetrato, del sistema WIG, inserito all’interno del suo supporto, ovvero è rapprersentato dalle lastre di vetro startificato accoppiate mediante il distanziatore, e dal telaio. È usato come sinonimo del

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2.2 Il punto di partenza e gli sviluppi della ricerca spagnola: il know-how acquisito Intelligass, come già detto, aveva ed ha come principale obbiettivo quello di creare una tecnologia in grado di favorire il risparmio energetico. Si tratta di un concetto già applicato nelle costruzioni ma con una nuova interpretazione. L’acqua con l’ottima capacità di assorbire il calore è stata l’elemento iniziale dell’intero progetto d’indagine.

La parete studiata dal gruppo di ingegneri ed architetti, voleva (e vuole) sfruttare la proprietà dell’acqua di essere trasparente allo spettro visibile della luce assorbendone allo stesso tempo la parte infrarossa (ovvero il calore). E’ nata così l’idea di riempire con acqua una finestra formata da un doppio vetro. Naturalmente già si sapeva che inserendo l’acqua, il serramento si sarebbe rotto per l’eccessiva pressione idrostatica agente sulle pareti.

Dopo una serie di calcoli e prove e calcoli si arrivò a definire un sistema per bilanciare la pressione: una distribuzione delle pressioni lungo tutta l’altezza del vetro senza ulteriori distanziatori o serbatoi di supporto, differente da altri già esistenti sul mercato.

Questo nuovo elemento vetrato che si può utilizzare come finestra o parete divisoria viene definito con il nome di Radiaglass4. È costituito da un doppio vetro trasparente o traslucido dove all’interno circola un l’acqua capace di cedere o assorbire energia dagli ambienti esterni o interni. Il fluido circola grazie ad un circuito chiuso che a sua volta è collegato ad una pompa di circolazione, ad uno scambiatore di calore e ad un dispositivo che riduce la pressione idrostatica,

che permette di ridurre gli spessori dei vetri che dovranno contenere il liquido (cfr. brevetti-acqua). Il carattere attivo di questo serramento è associato alla sua capacità di controllare il carico termico e l’illuminazione dati dalla radiazione solare incidente sulla superficievetrata. La parte di energia termica è bilanciata attraverso l’utilizzo dello scambiatore di calore. L’illuminazione dell’edificio sarà regolerata mediante la trasparenza del liquido. Il pannello permette così di creare un’involvente isoterma5 utile per la climatizzazione dell’edificio e potrà essere applicato come elemento attivo di involucro e con ulteriori modi di funzionamento in aggiunta a quello descritto - ad esempio come partizione interna. (Questa fu la prima descrizione dell’elemento, durante l’esperienza iniziale presso il laboratorio Intelliglass nel 2009).

L’intento era ed è quello d’inserire una “nuova” tecnologia in un settore specifico dell’edilizia, come quello della climatizzazione, realizzando un innovativo strumento di controllo del calore e, potenzialmente, dell’illuminazione o, per meglio dire, uno strumento per ottenere risparmio energetico e miglioramento delle condizioni di comfort.

Questi ultimi due temi, negli anni recenti, hanno caratterizzato le ricerche di Intelliglass verso lo sviluppo di nuove tecniche per creare serramenti trasparenti, intelligenti, capaci di controllare l’entrata della luce e del calore dovute alla radiazione solare diretta. Dall’esperienza Radiaglass e da ulteriori ricerche e sperimentazioni, è stato svi

4. Il testo integrale

del brevetto, riportato in un CD allegato alla tesi, spiega in modo puntuale tutti gli aspetti di questo particolare doppio vetro, con le soluzioni alle diverse problematiche che comporta l’inserimento di fluido nell’intercapedine tra due vetri.

5. Per involvente isoterma si intende, da una traduzione letterale del testo spagnolo del brevetto, creare un ambiente interno di comfort che mantiene una temperatura costante grazie alla variazione di quella del fluido nell’intercapedine che consente sia di irradiare l’ambiente sia di mantenere un’isolamento costante verso l’ambiente esterno.

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6. Il testo integrale del brevetto, riportato in un CD allegato alla tesi, spiega in modo puntuale tutti gli aspetti di questo particolare doppio vetro, con le soluzioni alle diverse problematiche che comporta l’inserimento di fluido nell’intercapedine tra due vetri.

7. Per involvente isoterma si intende, da una traduzione letterale del testo spagnolo del brevetto, creare un ambiente interno di comfort che mantiene una temperatura costante grazie alla variazione di quella del fluido nell’intercapedine che consente sia di irradiare l’ambiente sia di mantenere un’isolamento costante verso l’ambiente esterno.

Intelligass, come già detto, aveva ed ha come principale obbiettivo quello di creare una tecnologia in grado di favorire il risparmio energetico. Si tratta di un concetto già applicato nelle costruzioni ma con una nuova interpretazione. L’acqua con l’ottima capacità di assorbire il calore è stata l’elemento iniziale dell’intero progetto d’indagine.

La parete studiata dal gruppo di ingegneri ed architetti, voleva (e vuole) sfruttare la proprietà dell’acqua di essere trasparente allo spettro visibile della luce assorbendone allo stesso tempo la parte infrarossa (ovvero il calore). E’ nata così l’idea di riempire con acqua una finestra formata da un doppio vetro. Naturalmente già si sapeva che inserendo l’acqua, il serramento si sarebbe rotto per l’eccessiva pressione idrostatica agente sulle pareti.

Dopo una serie di calcoli e prove e calcoli si arrivò a definire un sistema per bilanciare la pressione: una distribuzione delle pressioni lungo tutta l’altezza del vetro senza ulteriori distanziatori o serbatoi di supporto, differente da altri già esistenti sul mercato.

Questo nuovo elemento vetrato che si può utilizzare come finestra o parete divisoria viene definito con il nome di Radiaglass4. È costituito da un doppio vetro trasparente o traslucido dove all’interno circola un l’acqua capace di cedere o as-

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e, potenzialmente, dell’illuminazione o, per meglio dire, uno strumento per ot-

-ρg(H-ych)

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Pa-ρg(H-ych)

sorbire energia dagli ambienti esterni o interni. Il fluido circola grazie ad un circuito chiuso che a sua volta è collegato ad una pompa di circolazione, ad uno scambiatore di calore e ad un dispositivo che riduce la pressione idrostatica, che permette di ridurre gli spessori dei vetri che dovranno contenere il liquido (cfr. brevetti-acqua). Il carattere attivo di questo serramento è associato alla sua capacità di controllare il carico termico e l’illuminazione dati dalla radiazione solare incidente sulla superficievetrata. La parte di energia termica è bilanciata attraverso l’utilizzo dello scambiatore di calore. L’illuminazione dell’edificio sarà regolerata mediante la trasparenza del liquido. Il pannello permette così di creare un’involvente isoterma5 utile per la climatizzazione dell’edificio e potrà essere applicato come elemento attivo di involucro e con ulteriori modi di funzionamento in aggiunta a quello descritto - ad esempio come partizione interna. (Questa fu la prima descrizione dell’elemento, durante l’esperienza iniziale presso il laboratorio Intelliglass nel 2009).

L’intento era ed è quello d’inserire una “nuova” tecnologia in un settore specifico dell’edilizia, come quello della climatizzazione, realizzando un innovativo strumento di controllo del calore

H

= ych

Pa+ρgych

-Pa

Compresión ρgych

Schema che mostra le distribuzioni di pressione di un vetro-camera, della pressione atmosferica e la risultante ych della somma. Simulazioni Intelliglas 2010-2011

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Tracción

Tensioni in un vetro temprato. Si nota come a livello superficiale si abbiano tensioni di compressione che consentono di sopportare una maggiore trazione contrale. Simulazioni Intelliglas 2010-2011 Tg

tenere risparmio energetico e miglioramento delle condizioni di comfort.

Questi ultimi due temi, negli anni recenti, hanno caratterizzato le ricerche di Intelliglass verso lo sviluppo di nuove tecniche per creare serramenti trasparenti, intelligenti, capaci di controllare l’entrata della luce e del calore dovute alla radiazione solare diretta.

Dall’esperienza Radiaglass e da ulteriori ricerche e sperimentazioni, è stato sviluppato un sistema denominato Active glazed system con il quale si intende unire i risultati tecnici prestazionali a quelli qualitativi di resa architettonico formale dell’edificio.

Attualmente Intelliglass propone tre prodotti quale evoluzione del loro brevetto iniziale. Se il sistema attivo viene applicato all’involucro edilizio l’elemento proposto si chiama iThermGlass e consiste in un triplo vetro con camera d’acqua verso l’interno e camera d’aria verso l’esterno. Per le partizioni interne si parla di un doppio vetro semplice con camera d’acqua e questo viene chiamato RadiaGlass. Infine se si vogliono realizzare dei collettori solari termici è possibile farlo utilizzando il sistema triplo vetro ma con vetri scuri e camere invertite (interno aria - esterno acqua), l’elementoviene chiamato HeatGlass (cfr. 4.1- il caso studio Zero Energy Building).

L

Per capire meglio le caratteristiche del modulo è utile riassumere quelle principali: - la circolazione dell’acqua, in regime estivo, permette che una parte dell’energia solare incidente sia trasferita a un altro sistema, evitando che provochi un notevole surriscaldamento dell’ambiente; - il fabbisogno energetico per climatizzare la zona interna si riduce significativamente, con conseguente risparmio (requisito importantissimo per la normativa spagnola/europea); - il dispositivo riduttore della pressione idrostatica permette di diminuire lo spessore dei vetri che contengono il liquido, abbassando così costi, peso e complessità dell’intero sistema (come spiegato nel paragrafo successivo); - la modularità lo rende facilmente adattabile, manutenibile e indipendente. In caso di rottura di un modulo, questo potrà essere isolato parzializzandolo dal sistema completo e riparato senza interrompere il funzionamento dell’intera struttura grazie alla separazione rispetto al circuito generale che porta l’acqua a ciascun elemento (come succede ad esempio per i pannelli solari termici).

Nell’esperienza di ricerca locale, condotta qui in Piemonte, tutti questi

X

pz(x,y) H

Y Z,

O Z, dy

pzdxdy

qxdy mxxdy

dx

qydx mxydy

myydx

myxdx

e/2 e/2 Y

(myx+dmyx)dx (mxy+dmxy)dy

X

(mxx+dmxx)dy

(myy+dmyy)dx

(qy+dqy)dx

(qx+dqx)dy

Diagrammi di comportamento delle tensioni esercitate sul vetro - simulazioni Intelliglas 2010-2011

Schema relativo al brevetto Pilkington con sistema di distribuzione delle pressioni.

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aspetti sono stati colti come base da cui partire, arricchita però anche dal contesto culturale e scientifico di altre esperienze e brevetti. Inoltre, nonostante i continui avanzamenti della ricerca spagnola, si è scelto di ragionare innanzitutto sulla semplificazione del sistema, che appariva troppo complesso per una possibile futura produzione. In effetti ciascun intervento, dalla progettazione alla manutenzione, richiede (in riferimento ad Intelliglass e al loro elemento) l’intervento di tecnico specializzato, non fornendo quindi ai progettisti un prodotto semplice per l’applicazione architettonica.

Le problematiche e i principali elementi studiati (durante la sperimentazione) La pressione idrostatica, generata dal fluido nel serramento verticale, ha bisogno di uno spessore notevole dei vetri, che non renderebbe l’invenzione economicamente e tecnologicamente conveniente. Questo problema è stato riscontrato anche in altri brevetti analizzati durante la nostra ricerca documentale (cfr. Toolbox), che ha rappresentato un punto di partenza e spunto per continuare gli studi condotti già precedentemente ed in parallelo dal

team Intelliglass. Questi brevetti, oltre ad avere scopi simili a quelli del brevetto originario Radiaglass, rappresentano attenzioni molto diffuse nell’ambito specialistico che si sta affrontando e sottolineano come esistano già studi sull’inserimento di acqua o altri liquidi in serramenti trasparenti o non.

Il brevetto spagnolo si differenzia rispetto all’elemento del sistema WIG (studiato con la sperimetazione), nel fatto che affronta il problema di riduzione della pressione indipendentemente dal fatto di far circolare il fluido attraverso un circuito chiuso. Come si vedrà nel pargarafo 3.3 del diario di bordo il mantenimento in equilibrio del sistema vetrato WIG viene reso possibile dall’attivazione del circuito esclusivamente in asprirazione e non dall’inserimento di un particolare distraziatore (cfr. Radiaglass). La quantità di pressione sopportata dal vetro permette di conseguenza di dimensionare, in maniera vantaggiosa, lo spessore dei vetri che compongono questo pannello.

In precedenti studi si evidenzia la necessità di dare ai vetri una maggiore elasticità che viene garantita dall’uso di due vetri laminati con spessori variabili. Il vetro laminato da usare non

Schemi di distribuzione delle pressioni. Simulazioni Intelliglas 2010-2011

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sarà composto da due lastre di uguale spessore ad esempio 4mm unite da un PVB di 0,6 mm ma bensì sarà ad esempio data dall’accopiamento di una lastra da 3 mm con una da 4 mm e un PVB standard che le unisce da 0,6 mm. Lo spessore dello strato di incollaggio, ovvero lo strato di PVB, non deve aumentare perchè renderebbe troppo rigido il vetro impedendogli quei movimenti elastici di leggero spanciamento che a loro volta limitano la rottura6. È utile confrontare alcuni brevetti, a partire da quello depositato dall’impresa Pilkington7, che allo stesso modo permette la costruzione di un serramento trasparente con dimensione ridotte rispetto alle possibilità di Radiaglass.

Nel brevetto Pilkington il problema della pressione idrostatica è risolto imponendo alla base una pressione pari a quella atmosferica, così che le lastre sono entrambe sottoposte per l’intera superficie a una sorta di depressione.

Inoltre per evitare la rottura dei vetri è introdotta, tra le due pareti, una serie di distanziatori che aiutano a stabilizzare e a ridure luce e dimensioni effettive delle arre su cui vengono esercitate le pressioni.

Al contrario Radiaglass stabilisce la pressione atmosferica all’altezza media del serramento, in modo tale che le lastre siano sottoposte per la parte inferiore a una sovrapressione e superiormente a una depressione, così che nel punto medio dell’altezza del vetro si venga a trovare la risultante nulla delle due forze. La conseguenza è una modificazione radicale degli stati di carico delle lastre dando così origine a delle sollecitazioni molto minori; che rendono superfluo il ricorso ai connettori di lastre usate dal brevetto Pilkington.

Prototipo posizionato e riempito orizzontalmente, fase di rottura lastra superiore, Intelliglass marzo 2005

Prototipo posizionato e riempito verticalmente, fase di rottura di entrambe le lastre, Intelliglass marzo 2005

Intelliglass ha affrontato il problema mediante la costruzione di un serramento trasparente composto da due vetri fissati a un telaio interno (distanziatore o rack) attraverso il quale circola il liquido, che riempie non solo l’intercapedine ma anche il dispositivo riduttore della pressione.

Il distanziatore oltre a essere elemento strutturale è parte essenziale di tutto il circuito, poiché è proprio attraverso una serie di fori posizionati nel lato inferiore e superiore del distanziatore stesso che il fluido entra ed esce dalla camera. Il liquido una volta uscito viene recuperato attraverso un collettore che è a sua volta collegato con una pompa

8. Riferimento a

Sánchez Monreal, Juan; “Estudio del comportamiento elástico de los acristalamientos RadiaGlass”, Proyecto Fin de Carrera, Universidad Politecnica de Madrid, Febrero 2010.

9. Brevetto

n.FR2176916, riportato nel Toolbox e in versione integrale nel CD allegato alla tesi.

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di circolazione, la quale porta il fluido verso lo scambiatore di calore. In fine, una volta uscito dallo scambiatore di calore il percorso dell’acqua ricomincia proprio passando attraverso il distanziatore e distributore di pressione.

Nel documento originale vi è una spiegazione analitica di come si comporta un doppio vetro sottoposto a una pressione idrostatica. Per meglio capire come funziona il distributore di pressioni brevettato se ne riporta una sintesi personale.

Le lamine trasparenti del serramento sono sottoposte a una pressione triangolare che è la risultante della pressione idrostatica generata dal liquido presente all’interno. Per evitare la rottura, lo spessore dei vetri dovrebbe essere tale da compensare questa pressione.

Con l’obbiettivo di ridurre la pressione nel circuito e di conseguenza poter ridurre lo spessore dei vetri, il distanziatore al suo interno avrà l’elemento di riduzione che è connesso a sua volta con la camera interna attraverso un foro. In questo modo la pressione idrostatica del punto inferiore della camera, là dov’è maggiore, sarà regolata

Legenda: 1. intercapedine 2. scambiatore 3. circolatore 4. riduttore pressione idrostatica (parte superiore vuota) 5. distributore 6. fori di entrata 7.fori di uscita 8. collettore 9. foro di collegamento intercapedine e riduttore di pressione 10. riduttore pressione idrostatica (parte inferiore piena) 13. valvola di riempimento 14. valvola di spurgo

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Schema del brevetto di Intelliglass: (cfr. brevetto originale)

e distribuita secondo l’altezza del vetro. Questo significa che questo sistema prevede che, all’interno del distanziatore, in una parte laterale, vi sia una piccola colonna d’acqua che si riempirà dal basso per evitare che le pressioni nella parte inferiore del serramento siano così elevate, distribuendole per tutta l’altezza.

Per sapere la reale misura che dovrà avere la colonna laterale vi sono una seria di formule matematiche da seguire ma si può dire che corrisponderà circa alla metà dell’altezza totale del vetro. Grazie all’ottimizzazione matematica dell’altezza si ha una riduzione notevole dello spessore dei vetri necessario per evitarne la rottura. Per meglio comprendere tutto il procedimento è importante ricordare che l’elemento sottoposto a un carico presenterà una parte in compressione e una in trazione, (quest’ultima è la più critica). Le tensioni massime che si raggiungono nel materiale sono funzioni anche dello spessore e della distribuzione dei momenti flettenti ottenuti dalla soluzione del problema.

Questo brevetto, attraverso il processo di riduzione degli sposta-

Prova di inserimento di un colorante all’interno dell’intercapedine, Intelliglass, giugno 2008.

menti (spanciamento dei vetri) e dei momenti flettenti agenti, porta ad una riduzione delle tensioni agenti sulle superfici trasparenti. Per tanto, data la tensione di rottura del materiale, si può calcolare lo spessore del vetro ridotto rispetto alle situazioni standard.

Altra caratteristica importante è lo stato di carico risultante dal processo di ottimizzazione dal quale si deduce una forza risultante nulla, riducendo così considerabilmente le reazioni che compaiono sul perimetro dei vetri. Data la tensione del materiale usato per sigillare sul perimetro il doppio vetro, l’invenzione (distribuzione di pressione) consentirà di utilizzare un distanziatore tra i due vetri di minore spessore.

Per spiegare meglio tutti i vantaggi dovuti ai calcoli di ottimizzazione dell’altezza della colonna del liquido, si può fare un esempio: per un serramento di 1m di larghezza e 2m di altezza pieno di acqua (dimensioni superficiali massime che il serramento può avere), il sistema permette di ridurre lo spessore dei

vetri che lo compongono da 25mm a 12mm, riducendo costi e peso.

L’importanza delle questioni di pressione e le sue complessità hanno portato, nella sperimentazione Torinese, a ricercare una nuova soluzione e a costruire un prototipo basato sul principio di depressione.

Cosa da considerare, importante e studiata fin da subito è la parte riguardante il funzionamento stagionale del sistema studiato e provato da Intelliglass. Per chiarire gli elementi che compongono il circuito secondario verrà fatta una breve digressione e verranno spiegate le differenze di approccio e quali siano stati i dati assunti nella nostra ricerca.

Il pacchetto vetrato si costruisce partendo dal distanziatore che è formato da un profilo cavo rettangolare in alluminio: l’elemento orizzonatale inferiore rappresenta il distributore mentre quello superiore è il raccoglitore del flusso d’acqua; solo un lato verticale avrà al suo in-

Prova di realizzazione del distanziatore, Intelliglass, giugno 2008.

Realizzazione provini con sistema di connessione puntuale e distanziatore plastico, Intelliglass, giugno 2008.

Schema del comportamento di Radiaglass alla radiazione solare [fonte: www.intelliglass.es].

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terno il dispositivo riduttore di pressione. Successivamente si fissa ad entrambi i lati di questo telaio un vetro stratificato (composto da due lastre di spessore 4+0,6+3 mm).

Come già detto precedentemente questo distanziatore interno permette l’entrata e l’uscita del fluido grazie a dei fori presenti nelle sue parti orizzontali. Il diametro e la distanza di questi ultimi vengono ottimizzati per omogeneizzare il flusso, di acqua in entrata, nella camera. Il dispositivo riduttore della pressione idrostatica, messo a punto proprio dallo spin-off spagnolo, consente solo nella fase di primo riempimento dell’intercapedine di comunicare con l’intero circuito, attraverso un foro nella sua parte inferiore che ne permette di riempimento. Successivamente il dispositivo viene isolato e il suo foro chiuso, per non far circolare il liquido al suo interno e mantenere una situazione di equilibrio delle forze8.

10.

Il testo del originale del brevetto Radiaglass non si sofferma molto sulla descrizione di questo passaggio, perchè è il punto principale che consente la non rottura e spanciamento del vetro e per ciascun elemento che viene progettato questo viene modificato (ridotto o ampliato o allungato) a seconda delle necessità calcolete dagli ingeneri e tecnici . Queste conoscenze sono state apprese durante la collaborazione con il tema spagnolo, precedente e durate la sperimentazione.

11.

Elemento tecnico che consente di creare una situazione di “sottovuoto”.

48

Il sistema si riempie attraverso una valvola detta d’immissione principale. La presenza di una valvola di spurgo9 permette l’uscita dell’aria durante il riempimento dell’intercapedine. Durante questo processo la valvola di sfiato della colonna di distribuzione delle pressioni rimane chiusa. In relazione alla pressione idrostatica, che si origina nell’intercapedine, i due pannelli di vetro si gonfiano leggermente verso l’esterno (fenomeno dello spanciamento).

Così il volume dell’acqua che s’introduce è superiore a quello che si avrebbe se le due lastre rimanessero piane. Successivamente, una volta riempito il sistema, si chiude la valvola principale e il sistema di

spurgo dell’aria.

Mediante l’apertura della valvola di sfiato del dispositivo riduttore della pressione si scarica l’acqua in eccesso tra i due vetri, facendoli così tornare piani e bilanciando l’intero sistema. Lo sfiato rimane aperto finché l’altezza della colonna d’acqua non raggiunge il livello stabilito.

(L’altezza è conosciuta grazie alle operazioni di ottimizzazione fatte in precedenza secondo le misure del modulo, in modo da ridurre gli sforzi cui è soggetto l’intero serramento).

Il sistema prevede la circolazione del fluido che entra dai fori del distributore ed esce dal raccoglitore. Il fluido circola mediante una pompa che lo manda a uno scambiatore di calore, una volta uscito da quest’ultimo viene rimandato al distributore, definendo così un circuito chiuso.

Lo scambiatore di calore, in estate, permette di assorbire la carica termica a sua volta assorbita dal liquido nel suo passaggio attraverso la camera. In inverno invece lo scambiatore cederà calore al liquido che lo libererà successivamente nell’ambiente interno, durante il suo passaggio nell’intercapedine. In questo modo il serramento si comporta come un pannello radiante freddo o caldo situato all’interno dello spazio edificato. La temperatura del liquido, in movimento, è controllata mediante la velocità di circolazione che a sua volta è regolata dalla potenza di circolazione della pompa e dalla temperatura dello scambiatore di calore connesso a una pompa di calore.

La circolazione forzata dell’acqua trasporta il calore assorbito fino allo scambiatore. Quest’ultimo, cedendo calore raffrescherà nuovamente

l’acqua prima del suo ritorno nella camera. Il calore immagazzinato può essere riusato, a ad esempio, per usi sanitari (cfr. 4.1 - Zero Energy Building).

Si calcola che per livelli di radiazione solare tra i 500/1000 W/m², la portata d’acqua necessaria è tra i 0,05/0,1 Kg/s m², quantità sufficiente a trasportare tutto il calore assorbito e assicurare una variazione di temperatura.

L’energia invece associata allo spettro visibile può passare totalmente oppure essere in parte schermata mediante un sistema di oscuramento della lastra vetrata o mediante la colorazione del fluido.

o riscaldare lo spazio. Si parla quindi di un sistema dinamico che si adatta alle diverse condizioni.

I dati risultanti sono stati assunti come veritieri e di conseguenza la parte sperimentale condotta a Torino, si è concentrata maggiormente sulla semplificazione del circuito principale, tralasciando la questione della produzione energetica.

In assenza di radiazione solare, si fa circolare l’acqua a una temperatura specifica controllata dallo scambiatore di calore. Di conseguenza la camera irradierà fresco o caldo secondo la stagione o le necessità di utilizzo. Come si può consatare dalle realizzazioni Intelliglass riportate in appendice, data la quantità di radiazione incidente anche d’inverno e combinata con l’elevato numero di persone che ospita quell’ambiente, vi sarà la necessità di raffrescare

Gato

RadiaGlass

Gato

RadiaGlass

Bastidor de madera

Bastidor de madera

Immagini e diagramma di montaggio del distanziatore Intelliglas 2010-2011

49

36

2.3 Le fasi iniziali di costituzione del team e l’organizzazione del gruppo di lavoro La ricerca sperimentale intrapresa è stata una parte fondamentale per capire molte dinamiche riguardanti la costituzione del team di ricerca. Il fatto che si partisse da un’esperienza precedente e “l’idea”, ovvero la materia che si voleva studiare derivasse già in parte da conoscenze pregresse, ha portato ad una maggior consapevolezza su quali potessero essere gli attori e le competenze da coinvolgere.

In questo caso si uniscono il mondo dell’università e quello delle imprese: il mondo della ricerca cerca nel mondo della produzione un terreno fertile per mettere in pratica le teorie e le ipotesi di fattibilità.

L’esperienza dello spin-off spagnolo, Intelliglass, ha confermato la scelta sulla commistione tra università ed impresa.

Con la ricerca di dottorato si è voluto ripercorrere le fasi della sperimentazione spagnola, partendo dall’ipotesi di trasferibilità dell’idea iniziale, ma ponendo la questione all’interno di un sistema produttivo locale piemontese che potesse incrementare i suoi prodotti realizzando un nuovo elemento.

Per trasferimento ovviamente non si intendeva un mero trasferimento geografico, bensì intraprendere lo studio di un elemento con l’obbiettivo di migliorarlo10, grazie anche al supporto di un gruppo tecnico multidisciplinare. Questo è stato possibile non solo per l’intenzione personale di voler proseguire un rapporto di collaborazione precedentemente intrapreso, ma anche per una volontà da parte dello spin-off spagnolo di far conoscere questa tecno-

logia a livello europeo ipotizzando un possibile trasferimento tecnologico geografico. Proprio per questa volontà è stato necessario stipulare degli accordi di riservatezza tra aziende in modo da non tutalere solo Intelliglass, e quindi il suo brevetto e le nuove ricerche, ma anche le aziende italiane e gli eventuali risultati di questa sperimentazione.

Inoltre, essendo consapevoli di quali fossero le difficoltà nell’intraprendere ulteriori sviluppi dell’idea Intelliglass, si è partiti assumendo come background, ritenendoli��������������������������������� validi, molti dei concetti fisico tecnici applicati nella loro sperimentazione (cfr. paragrafo precedente).

Si è, quindi, approfondita la ricerca in merito alle componenti tecniche dell’elemento in modo da facilitare l’integrazione architettonica dello stesso . il contesto locale Date le premesse, ovvero l’obbiettivo di fare passi in avanti rispetto alle ricerche spagnole - implementandone alcuni aspetti e sperimentando con maggiore attenzione alla produzione -, e considerata la volontà di inserire la sperimentazione come cuore di una ricerca di dottorato, ho guardato ad un ambito di piccole e medie imprese locali. La struttura organizzativa della associazione fra imprese Polight13 è stata la prima realtà nell’ambito della quale si sono ricercate le possibili aziende con cui collaborare. Più nello specifico, si è cercato di contattare quelle piccole aziende locali che lavorano con imprese più grandi - che si occupano di progettazione, produzione e realizzazione di involucri innovativi trasparenti - af-

12.

Costruzione di un contesto culturale e scientifico di definizioni, casi studio, brevetti e ricerche. Questo materiale serve per implementare la conoscenza di una particolare tecnologia, che nel caso della sperimentazione riguarda l’applicazione dell’acqua sull’involucro trasparente.

13. polo di innovazione che racchiude imprese, università e centri di ricerca piemontesi nel campo dell’edilizia sostenibile e nell’uso dell’idrogeno come risorsa energetica gestito dall’Environment Park

51

14.

Professore ordinario di Tecnologia dell’architettura ed architteto, afferente al dipartimento di Architettura e Design.

15.

Ingenrere meccanico, architetto e professore a contratto di Disegno digitale all’interno del corso di laurea in Ingeneria Meccanica.

16.

Le connessioni ad innesto rapido sono degli elementi che consentono l’unione del componente connettore con il tubo grazie solo ad una semplice pressione senza la necessità di una filettatura per l’avvitamento.

17.

Azienda che opera ne settore delle apparecchiature pneumatiche ed idropneumatiche, specializzata in consulenza e commercializzazione di prodotti pneumatici ed elettronici per l’automazione.

18.

Marchio storico, dal 1938 Frigoriferi BAVA si occupa di ideazione, produzione, installazione ed assistenza specifica di impianti termofluidodinamici industriali studiati ed ingegnerizzati. Nel campo della ricerca, ha partecipato a diversi progetti in collaborazione con il Politecnico di Torino (Dipartimento energetica).

frontano lavorazioni specializzate per la realizzazione di facciate continue trasparenti, in modo da creare un team di piccole imprese che collaborassero allo studio e prototipazione del nuovo componente.

L’azienda che ha fatto da capofila e che mi ha affiancato, insieme ai professori del Politecnico di Torino, Liliana Bazzanella14 e Mariano Nava15, è stata la Roal sas di Grugliasco.

Il team è stato quindi composto da tecnici, architetti e ingegneri (meccanici, idraulici, elettronici, energetici e aeronautici). Va specificato quindi che l’idea di trasferimento tecnologico che è stata intrapresa consisteva in una rielaborazione dell’elemento e non in una semplice importazione.

Addentrandosi nella sperimentazione, dopo una prima fase di studio della tecnologia e di presa di coscienza delle problematiche del brevetto Radiaglass e di altri affini, la proposta dall’ing.

Nava, appoggiata dal team tecnico, è stata di concentrarsi sul problema delle pressioni, ribaltando l’approccio e facendo lavorare l’acqua nelle vetrate con un circuito in depressione. È stato conseguentemente necessario coinvolgere tecnici idrauilici, da tempo collaboratori della Roal: l’mpresa Cusinato impianti. Con questi è cominciata la ricerca di pompe che potessero ef-

Collegamenti meccanici ad innesto rapido e filettati.

52

fettuare quanto richiesto.

Parallelamente è cominciata una indagine sulle aziende del vetro: prescelta, tra quelle disponibili, è stata la Vetreria Chierese, che già collaborava con Roal ed il Politecnico di Torino.

Quando è comiciata la fase di disegno del pannello e delle sue possibili connessioni/attacchi, l’intervento dell’ing.

Nava è stato molto utile soprattutto per le sue competenze in merito all’ingegneria meccanica: i componenti scelti per la messa a punto del pannello di prova sono ad innesto rapido16 e derivano proprio dai circuiti meccanici di per banchi prova. A questo punto sono state necessarie anche delle consulenze, quelle della ETT215 e in particolare quelle di Bava frigoriferi16 - entrambi aziende con cui collabora l’ing. Nava.

Infatti, data la loro esperienza nell’ambito dei circuiti di raffreddamento industriale, sono stati in grado di suggerire la tipologia di pompa necessaria per ottenere un circuito prevalentemente in depressione.

Le relazioni tra gli enti Nel diagramma riportato di seguito si cerca di schematizzare in una immagine l’importanza di ciascun attore, il ruolo e le relazioni che sono intercorse tra i vari enti e persone. Questo schema è utile nella descrizione delle fasi della sperimentazione poichè permet-

Esempio di banco prova refrigerante (Bava frigoriferi)

te di visulizzare gli scambi che ci sono stati tra realtà produttive e universitarie.

Con le linee di colore rosso si identificano i flussi di scambio di informazioni a carattere più teorico e quindi derivanti principalmente dal contesto universitario; con quelle blu si evidenziano i rapporti tra le aziende ed in particolare tra i tecnici di officina e di laboratorio. Inoltre, per ciascuna azienda coinvolta, si identificano le persone che hanno partecipato in modo diretto alla sperimentazione e si può notare come alcuni dei professionisti hanno contribuito nella ricerca sia per gli aspetti teorici sia per quelli pratici. Ad esempio per quanto riguarda la Roal, Giovanni Aimasso ha fatto da tramite e da organizzatore tra quello che si ipotizzava durante le fasi di studio teorico condotte in università e quello che si andava a realizzare nella loro officina tecnica di montaggio, a

volte correggendo e ricalibrando alcuni disegni e scelte, come ad esempio la dimensione di alcuni profili del telaio del serramento.

Allo stesso modo la figura dell’ingegner Mariano Nava ha contribuito a redere ancora più efficace questa interazione, data la sua presenza anche durante i momenti di messa a punto e inizializzazione del circuito di prova.

Dallo schema emerge anche, in modo molto chiaro, come alcune aziende siano state coinvolte esclusivamente da un punto di vista operativo. In particolare ci si riferisce alla Vetreria Chierese che è stata chiamata in causa nella costruzione del pannello vetrato e ha fornito alcune informazioni in merito alla stratificazione del vetro e al disegno dell’intercapedine, pur non essendo coinvolta nello studio generale della semplificazione del circuito.

POLITECNICO DI TORINO

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VETRERIA CHIERESE

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INTELLIGLASS schematizzazione dei rapporti intercorsi all’interno del team di progetto.

53

54

2.4 Il percorso di ricerca e sperimentazione a Torino Sperimentazione: i temi La parte operativa del progetto ha coinvolto direttamente l’impresa e il team multidisciplinare, precedentemente descritto. Inizialmente si è intrapresa una fase conoscitiva del componente così come realizzato da Intelliglass, attraverso lo studio del brevetto e degli elementi utili a costruire un provino da realizzarsi nelle strutture messe a disposizione dalla Roal. Sono sorte in questa sede le prime domande su tutti i dispositivi tecnici e i materiali che compongono Radiaglass. I documenti raccolti, attraverso l’indagine bibliografica, per lo studio, hanno fornito, e forniscono, alcune soluzioni o accorgimenti da adottare. Il confronto con le ricerche affini ha consentito di valutare anche possibili integrazioni con altre tecnologie. Nell’ultima fase (che ancora continua) ci si è concentrati sulle questioni dell’integrazione progettuale, in modo da realizzare un componente facilmente applicabile e impiegabile.

Ciò ha reso necessaria una continua implementazione della documentazione, sia in relazione alle riflessioni teoriche sia in relazione alle prove realizzate successivamente e descritte in questo paragrafo, sotto forma di un racconto simile ad un “diario”.

La caratteristica principale per la costruzione di un elemento tipo Radiaglass – ovvero l’inserimento dell’acqua in un vetro camera – ha portato a riflettere sui problemi che il fluido può causare, sia in fase di montaggio (contrastare la pressione esercitata dall’acqua sui vetri), che nelle operazioni di

manutenzione (limitare le impurità del fluido per mantenerne la trasparenza o la colorazione). I problemi tecnici relativi all’assemblaggio dell’elemento sono stati risolti rifacendosi alle realizzazioni spagnole e attenendosi, per la maggior parte degli elementi, al protocollo del brevetto, calibrando opportunamente i circuiti di rifornimento del sistema. Il problema di impurità, invece attualmente non verificato durante i periodi di esercizio, essendo questi di durata solo settimanale, sarà studiato successivamente in un processo di sperimentazione basato sulla intenzione concreta di produrre questo elemento.

Si presume che questo possa essere facilmente risolto già nelle prime realizzazioni con l’inserimento di filtri all’interno del circuito (cfr. 2.2 o il testo del brevetto nel CD allegato).

Altro problema affrontato a livello di discussione è stato il funzionamento stagionale, questione posta all’attenzione del team di ricerca italiano in cui si è valutato e sta ancora valutando l’ipotesi di modificare il sistema con opportuni accorgimenti. Ad esempio: nel periodo invernale, per evitare fenomeni di gelo o condensa, si ragiona sull’aumento della temperatura dell’acqua, mentre nelle giornate soleggiate si ipotizza un rallentamento del flusso per consentire un accumulo e recupero di calore, grazie alla radiazione solare incidente sull’involucro – aspetto trattato in modo differente dal team spagnolo, come si evince dalle schede di alcuni loro progetti -.

In estate è previsto che l’acqua del circuito circoli ad una temperatura tra

55

i 18° C e 16° C - minimo consentito per evitare fenomeni di condensa superficiale sul vetro -. Nonostante la bassa temperatura l’acqua assorbe parte della componente infrarossa della radiazione solare incidente, che viene immagazzinata e sfruttata successivamente come energia termica. Ciò avviene nel seguente modo: la temperatura del liquido si eleva e il calore viene trasportato, grazie alla circolazione forzata, allo scambiatore che può immagazzinarlo in un serbatoio di accumulo, per essere riutilizzato (cfr. scheda tecnica WIG).

Per quanto concerne invece l’illuminazione naturale era già noto che la quota dello spettro visibile può attraversare il pannello vetro acqua senza subire distirsioni o attenuazioni. Per operare invece un controllo dell’illuminazione è necessario introdurre elementi schermanti oppure utilizzare un liquido colorato diminuendo così la percentuale di luce in ingresso.

In rapporto alle applicazioni architettoniche il problema è quello di dover realizzare un telaio con profili ad hoc,

56

da cui la necessità di verificare le potenzialità dell’uso di telai standard e di adattare l’elemento con l’acqua a tecnologie costruttive esistenti di involucro, ragionando fin da subito con Roal in merito al montaggio del pannello.

Abbiamo valutato quindi l’impiego del pannello non solo come sostituzione di un serramento singolo, ma ache come elemento di facciate continue o serre solari (entrambe in tutte le loro declinazioni, riferimento abaco scheda tecnica WIG). L’impiego dell’acqua nei serramenti potrebbe offrire una risposta particolarmente efficace a quei problemi di surriscaldamento estivo da sempre al centro dell’attenzione nel “trasferimento” - nei nostri climi - di una soluzione progettuale consolidata nei paesi freddi del nord Europa. Inoltre lo stesso spin-off spagnolo, attraverso le sue realizzazioni cerca di implementarne i modi d’uso. Le nostre ipotesi inizialmente portavano anche a riflettere su una serie di applicazioni che non caratterizzano solo l’edificio (in quanto costruzione), ma anche quale elemento usato nello spazio pubblico.

La produzione del semplice pannello è stato il primo obbiettivo della sperimentazione e nonostante le direttive spagnole, questo processo richiese più tempo del previsto. I problemi di tenuta del pannello, soprattutto di aderenza del vetro stratificato al distanziatore, apparvero come il problema principale, ed anche i tecnici Intelliglass lo avevano riscontarto. Questo complessifica maggiormente anche la prosecuzione della ricerca che dovrebbe portare alla delineazione di un processo produttivo di industrializzazione.

Il problema principale emerso è la tenuta delle valvole che costituiscono l’entrata e l’uscita del liquido dall’intercapedine. Dalle sperimentazioni, si è dedotto che il distanziatore tra i vetri necessitava di maggiore rigidità per contrastare i movimenti dei tubi dovuti alla pressione esercitata dall’inserimento dell’acqua. Si è quindi lavorato a soluzioni di connettori alternativi che garantiscano una sigillatura puiù stabile tra il distanziatore e le lastre vetrate, per impedire le perdite attraverso le loro connessioni.

Con l’ultimo esperimento realizzato si è cercato di dare soluzione al suddetto problema: il circuito è stato realizzato secondo il disegno tecnico riportato (rif. immagine a fondo pagina), ovvero

pannello, dato il loro spanciamento di 3 mm verso l’interno, rispetto alla planarità in esercizio, si è scelto di far funzionare l’impianto con una depressione di -7,5 kPa. In questo modo si cerca di mantenere un equilibrio del sistema, senza caricare troppo i vetri, evitando contemporaneamente perdite dalle valvole di immissione, presenti nella parte inferiore del distanziatore. Una fuoriuscita di liquido dall’intercapedine è il problema che ha caratterizzato tutti gli esperimenti precedenti dato che si prediligeva far lavorare in pressione il fluido che tendeva a far scollare i due vetri e quindi a forzare il distanziatore portando così il pannello ad aprirsi19.

Al contrario la soluzione degli aspetti idraulici, che sembrava presentare maggiori problemi di reperimento degli strumenti necessari, è stata risolta in modo più rapido, attraverso l’utilizzo di una pompa autoadescante e il coinvolgimento di una azienda specializzata nel settore della termo-fluidodinamica.

A seguito di questa prova sono stati fatti ulteriori ragionamenti in merito al funzionamento dell’impianto. In caso di malfunzionamento: una valvola di non ritorno sul ramo in aspirazione si attiverà, interrompendo il ricircolo dell’acqua, in modo da bloccare il deflusso e manterrà il sistema vetrato in

con tre fori in entrata (nella parte inferiore del serramento) e cinque in uscita (parte superiore). L’intenzione è quella di far funzionare il circuito con una pompa autoadescante in modo tale da realizzare, già nella fase di carico dell’impianto, un circuito in depressione. Grazie all’inserimento dei vacuostati è stato possibile valutare in prima battuta i dati relativi alla pressione: l’impianto si carica con una depressione di -10 kPa e arriva in esercizio a -13 kPa. Per non sottoporre a sforzi eccessivi le due lastre di vetro che compongono il

equilbrio (in depressione).

Le ultime prove hanno prodotto soluzioni adeguate sia per valvole di connessione sia per le parti impiantistiche di messa in funzione del sistema generale (in particolare ci si riferisce alla pompa autoadescante che attiva la circolazione del fluido e i pressostati che grantiscono un’aspirazione costante del liquido).

19.

Riferimento anche alla prime prove condotte dallo spin-off che sono state precedentemente descritte (cfr. 2.2), anche attraverso le immagini di rottura del pannello vetrato

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Per la realizzazione dei telai si sono valutate diverse ipotesi in alluminio cercando di modificare lo spessore del pannello vetrato adattandolo ai sistemi per doppi vetri esistenti, non superando 20 mm di spessore per la camera d’acqua (a tale dimensione è necessario aggiungere lo spessore dei due vetri stratificati, ciascuno di dimensione 4+3 mm con PVB da 0,6 mm).

Altri problemi del sistema, come l’apertura e la movimentazione degli elementi vetrati contenenti acqua che circola, sono stati analizzati esclusivamente da un punto di vista teorico, disegnando un ipotesi di componente che avesse delle dimensioni standard o molto vicine da sistemi esistenti.

Sperimentazione: le fasi L’esperienza può essere descritta attraverso un diario di bordo, che riporta in modo cronologico gli eventi delle fasi di ricerca. Per ciascun periodo sono sintetizzati i principali avvenimenti e indicati gli attori che sono intervenuti.

Segue l’evidenziazione dei punti critici e delle domande cui si vuole dare risposta in fasi successive, ipotizzate in un piano di lavoro.

ra di un breve riassunto delle caratteristiche salienti del brevetto. Sorgono primi dubbi sulla effettiva realizzazione del serramento, nonostante le immagini dei progetti realizzati dallo spin-off spagnolo.

Tutti rimangono molto interessati dal primo esperimento comparativo di Intelliglass: il monitoraggio delle due serre prova (una con doppi vetri normali l’altra con Radiaglass), per verificare l’efficienza del prototipo (cfr. paragrafo 4.1 - le serre di Peralveche). Da questo si pensa che gli esperimenti comparati-

Officina di preparazione teali e assemblaggio serramentimontaggio teali metallici Roal sas (Grugliasco), ottobre 2011.

Ottobre/Novembre 2011

Prima riunione operativa presso Roal e delineamento dei ruoli: responsabile del progetto Ilaria Ariolfo, supervisore tecnico del progetto Mariano Nava, rappresentante legale Roal Giovanni Aimasso e supervisore accademico Liliana Bazzanella.

Presentazione al team tecnico (sono presenti anche i due tecnici Roal) del brevetto oggetto del progetto di ricerca (spiegazione elemento Radiaglass).

Segue una prima presa di contatto con il materiale inerente il caso e la lettu-

Incontro di studio presso Roal sas (Grugliasco), novembre 2011.

Provino messo a punto con Intelliglass (Madrid), luglio 2009.

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vi siano una possibile via da percorrere per arrivare ad una effettiva trasferibilità dell’elemento al contesto climatico italiano. La eventuale realizzazione di due elementi sposta la discussione sui costi e sui tempi: le nostre potranno essere solo prove su campioni per capire il funzionamento del circuito e realizzazione di serramenti montati su strutture come i due serre/cabine precedentemente citati.

Per esemplificare ulteriormente l’idea, oltre alla disponibilità di molte informazioni grafiche, un elemento di grande utilità è stato un piccolo provino quadrato realizzato da Intelliglass, e che fu presentato durante la tesi magistrale nel 200918. Con questo piccolo elemento si evidenzia l’effettiva trasparenza del vetro e la possibilità di rendere stagna l’intercapedine impiegando silicone specifico. Inoltre è possibile notare che le valvole di entrata e di uscita del liquido, presenti nell’elemento sono dei semplici connettori per tubi di pavimentazioni radianti (soluzione che tornerà utile quando si affronterà la realizzazione del circuito idraulico).

Per quanto concerne la parte di generazione termica ci si affiderà alle soluzioni adottate dal team spagnolo, utilizzando una pompa di calore e cercando, successivamente, di integrare

startificati da adottare - la quantità d’acqua variabile a seconda della dimensione dell’intercapedine tra i due vetri stabilisce il peso dell’elemento - il brevetto da cui si parte pone dei vincoli nelle dimensioni massime possibili per la realizzazione di un elemento, questo fattore andrà ad influenzare la nostra sperimentazione - la scelta delle parti idrauliche princi-

20.

Ariolfo, Ilaria; “Progettare con l’acqua : dalla proposta di concorso H2Ousing a Intelliglass”; relatori Michele Bonino, Liliana Bazzanella, Fernando del Ama Gonzalo; correl. Miguel Hermanns; Tesi di laurea in Architettura (costruzione); Settembre 2009; Politecnico di Torino.

Prima ipotesi di forma e sezione del distanziatore, dicembre 2011.

il sistema con impianti che prevedono anche la produzione di energia da fonti rinnovabili.

Dicembre 2011 Incontro per pianificazioni tecnico gestionali tra Mariano Nava ed Ilaria Ariolfo. Analisi approfondita del materiale in merito al brevetto Radiaglass. Discussione e lettura dei punti critici con analisi degli elementi necessari per la realizzazione di un campione: - la pressione dell’acqua esercitata sul vetro definisce la tipologia dei vetri

Ipotesi del circuito, dicembre 2011.

Schizzo di valvole da inserire nel circuito per regolare il flusso, dicembre 2011.

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pale: le pompe per la circolazione, porta alla definizione del circuito principale che inserisce l’acqua nell’intercapedine (metodo di lavoro pressione o depressione) - la scelta delle componenti del circuito direttamente collegate al distanziatore del doppio vetro: le valvole di connessione e regolatori di flusso - la definizione delle dimensioni del serbatoio, che derivano dallo spessore dell’intercapedine e del quantitativo di fluido che si vuole far circolare (la velocità - portata al secondo), in questo caso si sceglie una vasca aperta sovradimensionata.

Stabiliamo quindi un progetto base con l’idea di realizzare un provino di dimensioni 1x1 m (vedi schizzi di riferimento) Si riscontrano alcune perplessità e criticità in merito alla realizzazione del doppio vetro: sarebbe probabilmente necessaria la presenza di una colonna per bilanciare le pressioni idrostatiche, analogamente al prototipo originale.

L’ing. Nava invece sostiene che non è necessaria se si lavora in depressione.

Si arriva a un compromesso: usare il profilo cavo laterale per creare la colonna e controbilanciare così le pressioni dell’acqua sulla superficie del vetro.

Si definisce la forma del distanziatore e si producono schizzi che vengono direttamente inviati a Roal, che si incarica della fornitura dei vetri.

Gennaio/Febbraio 2012 La ricerca del vetro risulta più problematica poichè la costruzione dell’elemto progettato richiede competenze di ingegneria meccanica per il montaggio dei connettori. Proseguono ricerche e consultazioni in merito all’utilità o meno della colonna per controbilanciare le pressioni dell’acqua.

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Marzo 2012 Incontro con tutti i tecnici Roal: emerge prima di tutto la necessità di ridurre ulteriormente le dimensioni dell’elemento campione per utilizzare un vetro camera di dimensioni 40x75 cm già presente in magazzino e realizzato con vetro stratificato adatto per la prova di riempimento pensata a dicembre.

Tutti i tecnici chiamati in causa sostengono (forse spinti e convinti dall’ampia esemplificazione di altri brevetti), che è necessaria la colonna di controbilan-

ciamento della pressione dell’acqua: si proprone di creare nel distanziatore laterale la “colonna” oggetto di discussione. Con il materiale disponibile (i disegni anche di brevetti affini) si ipotizza un confronto con il costruttore dell’elemento (la vetreria) per verificare il montaggio del doppio vetro con una colonna si 2-3 cm di grandezza definita da una lastrina di vetro o plastica posizionata in maniera perpendicolare alle due superfici del vetro camera. La “colonna” non rimarrebbe visibile ma si potrebbe nascondere nello spessore

del telaio (ipotesi solo discussa, nè disegnata nè realizzata).

In questa fase non si è ancora parlato di questioni idrauliche rimandandole al prossimo incontro con i tecnici competenti. Si stabilisce così la data dell’incontro successivo con Cusinato impianti.

In questo momento, prima che si comincino le prove, mentre si è ancora in una fase progettuale, si cerca di risolvere i problemi contrattuali con Intelliglass per finalizzare l’accordo di riservatezza.

Aprile 2012 Durante l’incontro con i tecnici idraulici (Cusinato) a cui sono presenti anche tutti i tecnici Roal, Mariano Nava e Ilaria Ariolfo si comincia a discutere della quantità di materiale necessaria: viene stabilito che il provino 40x75 sia forato e preparato da Cusinato impianti presso la sua officina per connettere il pannello vetrato al circuito, in relazione alla dimensione delle valvole a disposizione in magazziono. Non si esclude però la necessità di un elemento di prova più grande, fatto costruire apposta (nel frattempo Roal ha individuato una azienda disponibile a realizzare l’elemento vetrato richiesto: entra a far parte del team di progetto la Vetreria Chierese).

Si ritorna poi sulla discussione della colonna per controbilanciare: Nava sostiene, con alcuni calcoli, che la dimensione dell’elemento prova è tale per cui

Prova dell’elemento campione con distanziatore forato e telaio in alluminio, collegato al circuito idraulico, aprile 2012.

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non è necessario crearla. Nonostante qualche riserva dei tecnici (tra cui Aimasso ed Ariolfo),si decide di predisporre il provino senza la “colonna”.

Per quanto concerne la pompa per il circuito i Cusinato studiano, con la consulenza di Ariolfo, alcuni elementi tecnici dell’esperienza spagnola, analizzando in particolare le connessioni vetro/circuito del provino di Intelliglass, con l’obbiettivo di impiegare materiali analoghi.

Vengono chiariti alcuni problemi contrattuali per l’accordo di riservatezza.

Dato il subentro dei Cusinato, in un incontro con l’ufficio contratti del Politecnico di Torino, vengono redatti due accordi di riservatezza: 1_Intelliglass/ Roal 2_Intelliglass/Cusinato.

Il prof. Del Ama Gonzalo (Intelligass) conferma la sua disponibilità a fare da tramite per il trasferimento di dati e di risultati aggiornati, rispetto a quelli già raccolti precentemente. Gli vengono così poste alcune domande tra cui: come mai questo brevetto non ha avuto successo, tale da farlo diventare un prodotto industrializzato? Cosa frena questo processo?

La risposta: il problema principale che ha lo spin-off non riguarda l’accettazione o l’impiego diffuso del brevetto, che è stato scelto per alcune commesse

paragrafo 4.1), ma dall’organizzazione dei fondi economici a disposizione.

Quasi tutti i progetti di ricerca finanziati riguardavano e riguardano il perfezionamento del circuito idraulico e dei sistemi per il riscaldamento e raffrescamento del fluido, non la produzione e l’industrializzazione del brevetto Radiaglass. Le strategie dello spin-off sono influenzate dall’Università Politecnica, che preferisce attivare ricerche su nuovi brevetti per implementare il circuito del sistema Radiaglass, prima di passare ad un investimento sulla produzione e commercializzazione.

importanti (vedi la facciata continua dell’Università Castilla y La Mancha -

prima prova, inoltre va sottolineato il problema dei costi nel reperire mate-

I punti critici di metà progetto Arrivati circa a metà del tempo a disposizione per questa ricerca ci si rende conto dei ritardi nella realizzazione dell’elemento prova, il che non consente di fare passi in avanti per quanto concerne l’integrazione del modulo, se non a livello di studio. Non si è ancora affrontato il tema dell’integrazione con il fotovoltaico o altri sistemi di produzione energetica da fonti rinnovabili, nonostante siano state condotte analisi presso altri laboratori e siano stati individuati materiali innovativi per complessificare il sistema. Si vuole affidarsi a materiali base conosciuti e non si vuole rischiare di compromettere la

Nuovo provino presso la Cusinato impianti. Il circolatore non lavora in depressione e porta alla rottura delle lastre. Maggio 2012

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sulente esterno, inizialmente solo per le connessioni al “pacchetto vetro”, in seguito come fornitore della pompa autoadescante.

2-8 luglio 2012 Il lavoro prosegue presso la Vetreria Chierese con Mariano Nava ed Ilaria Ariolfo.

Questi giorni sono dedicati alla messa a punto del pannello, analizzando le modifiche da apportare. Dato lo scollamento, verificato tra vetro e distanziatore, si rende necessario periodo di asciugatura, da cui dovrebbe derivare una maggiore riconnessione ed aumento dell’aderenza degli elementi (vetri distanziatore).

2 agosto 2012 Data la presenza di un nuovo consulente si decide di fare un incontro si confronto progettuale presso Bava

frigoriferi con Mariano Nava ed Ilaria Ariolfo. Vengono studiate alcune possibilità per alleggerire il pannello, per una miglior maneggevolezza. Principalmente il peso dell’elemento dipende dllo spessore dei vetri laminati e dell’intecapedine d’acqua che si crea.

Si confrontano tipologie di vetri analizzando le capacità elestiche e la rigidità dei vetri stratificati.

Per il momento queste restano solo riflessioni e si sceglie di realizzare un pannello composto da un vetro stratificato spesso 5+0,6+4 mm e da un altro di 4+0,6+3 mm.

12 settembre 2012 Giornata dedicata alla messa in esercizio dell’elemento presso la Vetreria Chierese con Cusinato impianti, Mariano Nava ed Ilaria Ariolfo. Nonostante il sopralluogo e le verifiche precedenti il pannello perde da un connettore in-

Esperimento presso la Vetreria Chierese. Riempimento del vetrocamera, problema di scollamento delle lastre, luglio 2012

65

Esperimento presso Cusinato Impianti. Utilizzo di una nuova pompa idraulica e riempimento orizzontale del vetro, settembre 2012

23.

Pompa autoadescante caratterizzato da una portata fino a 4,2 m3/h, una alimentazione trifase e monofase 50 e 60 Hz, una potenza da 0,37 kW fino a 1,1 kW e una pressione massima di esercizio di 8 bar.

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feriore. Inoltre la pompa non riesce ad avere la potenza necessaria per attivare la depressione, nonstante sia stata sostuita con un modello più potente (pompa autoadescante Flojet 24V). Si rimanda alla settimana successiva affidandoci ad un intervento diretto da parte di Bava frigoriferi.

esercitate dall’acqua sulle superfci vetrate. Una volta posizionato in verticale, tutte le connessioni e gli attacchi del pannello resistono e la depressioni favorisce la solidarizzazione tra vetri e distanziatore. Si nota tuttavia una lieve rientranza dei vetri - tipo “sottovuoto” -, con conseguente rischio di rottura.

24 settembre 2012 L’ultima prova, quella decisiva, viene fatta presso la Cusinato impianti con Mariano Nava ed Ilaria Ariolfo. Viene usata una nuova pompa autoadescante23 (elettropompa autoadescante Lowara 220V) e si decide di caricare il pannello orizzontalmente per poi muoverlo, una volta carico, in posizione verticale - questo procedimento per distribuire uniformente le pressioni

Sperimentazione: obiettivi/risultati I risultati ottenuti sono ancora intermedi e consistono nella realizzazione di questa ultima prova pratica, che ha evidenziato alcuni nodi critici del pannello. Come più volte evidenziato all’interno di questo report cronologico, le connessioni per l’introduzione dell’acqua nel modulo hanno mostrato forte criticità ed è stato necessario irrigidirle e fissarle in modo da evitare le perdite

Gli innesti reggono alla pressione. La pompa crea una eccessiva sottopressiione, settembre 2012

di fluido. Gli altri problemi tecnici, inerenti la struttura del doppio vetro e la costruzione del circuito primario, sono stati affrontati in modo teorico sulla base di quanto realizzato dal team spagnolo e alla luce di quanto discusso durante i primi incontri.

Per quanto concerne il circuito, le previste valvole di regolazione della pressione e delle perdite che sono state in parte eliminate inserendo dei regolatori di flusso in uscita, semplificando quindi ulteriormente il sistema e concentrandosi sul lavoro in depressione che porta ad un sistema di aspirazione del liquido. Viene prevista però, nell’ultimo esperimento condotto, una sola valvola di regolazione per consentire una più facile gestione del sistema.

Questi momenti di studio con il team di

progetto, sia per attivare la fase di realizzazione sia per la sperimentazione vera e propria, sono stati documentati da schizzi ed immagini scattate durante gli incontri presso le diverse sedi di lavoro, scelte di volta in volta a seconda delle esigenze.

Il lavoro propone come obiettivo a lungo termine la messa a punto di una struttura organizzativa atta ad accogliere la realizzazione di un elemento di prova, mettendo insieme le componenti utili ad attivare la produzione e l’inserimento sul mercato della tecnologia studiata. Le aperture future successive a questa prima fase sperimentale, molto operativa è stat seguita da una fase di postproduzione dei risultati. Inoltre ha prodotto un risultato importante da un punto di vista comunicativo: la scheda

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tecnica informativa del sistema WIG, Water in Glass - nome che si è scelto di dare al pannello e ai circuiti che lo compongono.

In coclusione si mostra una timeline della ricerca per visualizzare in modo grafico come gli esperimenti e le diverse prove si sono susseguite ed hanno influenzato i diversi momenti di studio del sistema. Questo dovrebbe aiutare a puntualizzare gli avvenimenti descritti all’interno del diario di bordo, fissandoli in modo consequenziale, evidenziando in particolare le fasi di correzione degli errori commessi in corso d’opera.

Con le linee spesse di colore blu si identificano i momenti di progetto ovvero quelle fasi di studio principalmente condotte dal team del Politecnico in interazione con le altre aziende coinvolte. Il verde identifica il lavoro della

P P rim di rog i in ce et co m taz nt br io ri e n di 20 e s 11 del tud l’e io lem c en on to fro nt o P ap rim rile a p 2 ro S 01 va m eco 2 (pr ov ag n in gi da o o 40 2 P St 01 rova x7 u 2 gi d 5 (p un io cm ro gn e v )in o pro o pr Te 20 g 4 es 0x lu rza 12 ett so gl az 75 io pr Ro i on cm 20 ov al e a )de Te 12 (m pr lm od se rza es ul o tte p so du o m rov 1x lo Cu br a 1 1x e (m sin m 1 20 o at )m 12 du o pr lo es 1x so 1 Co Ve m di nv tre )ce e ria pr m gn es br o Ch so e En ier 20 e C es us 12 rgy M e in Fo (c om a to ru m om en m ar un ti zo ic di -B 20 az stu re ss 13 ion di an e op Ev de e on ir ru m en e isu lte ag to gi es lta rio o ti ri 20 pos ot pr te ov 13 iti vo nu e ti) pr “L at a ich ca sa e c Pr he e sp s vo e e gi ri nt rre ug m az i” no en io -P 20 taz ne in er 13 ion nuo ol e v o - o p pr ro og g et ett to o M di as st te ud r d io ei e Ta len ti 20 Re 13 W da di IG zio ce n m Wa e d br te e e l 20 r In la s 13 G ch las ed s a te cn ico in fo rm at iva

Gli obiettivi di questo percorso di sperimentazione sono stati solo in parte raggiunti e sono stati riportati all’interno della scheda descritta nel capitolo successivo.

La semplificazione del circuito principale, che compone l’elemento oggetto della sperimentazione è stata raggiunta e ci si è concentrati sugli aspetti tecnologici, (assumendo i dati ottenuti dai monitoraggi dell’esperienza spagnola per quanto concerne gli aspetti fisicotecnici). All’interno della scheda i ragionamenti riporati sul comportamento estivo ed invernale del sistema si basato sui principi base della regolazione bioclimatica (ad esempio esposizione serre a sud per guadagno passivo del calore,…)

Gli sviluppi successivi a questa fase operativa si sono concentarti sulla adattabilità del modulo ad un sistema di telaio standard, con componenti e valvole di piccole dimensioni. Inoltre, questa fase di studio del telaio è stata

accompagnata dalla comunicazione ad eventi puntuali (conferenze ed expo) dei risultati sperimentali L’ ipotesi di integrazione a telai standard ha anche contribuito allo studio dell’apertura del serramento nonostante la presenza di un circuito integrato nel tealio.

L’alleggerimento dell’elemento e le possibili integrazioni con il fotovoltaico o altri materiali (cfr. 4.3 - altre ricerche), risulta ancora in fase di studio (cfr. 3.2).

Ottobre 2011

Ottobre 2012

Ottobre 2013

Febbraio 2014

Politecnico di Torino Roal sas (+ Vetreria Chierese) Cusinato impianti + Bava frigoriferi Intelliglass

Borsa di ricerca (Master dei Talenti 2011-2012) - Fondazione Goria (Asti)

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Bando Alta Formazione (progetto europeo di formazione) - PoliTO

Borsa di ricerca (Master dei Talenti 2013) Fondazione Goria (Asti)

azienda cofinanziatrice, Roal, e in particolare gli esperimenti da lei condotti.

L’arancione rappresenta le fasi che si concentrano meggiormente sull’idraulica, in particolare i momenti di lavoro con la Cusinato impianti e Bava frigoriferi.

Tutta la timeline è inoltre caratterizzata da eventi puntuali, che rappresentano le prove operative sperimentali di maggior importanza, gli eventi di comunicazione e presentazione della ricerca ed altri avvenimenti importanti. Questi sono stati maggiormente frequenti verso l’inizio del progetto sperimentale, proprio quando è iniziato il primo progetto finanziato dalla Fondazione Goria (Asti) ed hanno interagito particolarmente con il Politecnico e con Roal, per poi lasciare più spazio, nella parte operativa alle aziende con competenze di fluido dinamica. Inoltre, all’interno dello schema, sono state indicate le borse di ricerca in cui si è mossa la ricerca.

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3. Esiti e prospettive

3.1 La scheda tecnica informativa

Volendo comunicare i primi esiti della sperimentazione condotta, è stata realizzata una simulazione di scheda informativa e tecnica dell’elemento definito con il nome di Water in Glass (WIG). Si tratta di uno strumento di supporto al progetto che vuole rivolgersi ad architetti o ingegneri professionisti, studenti, tecnici specializzati e committenti “consapevoli”. In particolare la volontà è quella di comunicare gli aspetti tecnici e prestazionali principali, non solo attraverso parametri tecnici specifici, ma con ragionamenti schematici e dati facilmente comprensibili.

In questo “depliant” vengono anche mostrate le potenzialità di ricaduta in termini di linguaggio architettonico attraverso alcune immagini riguardanti le realizzazioni di Intelliglass, e non solo, che sono state modificate graficamente per mostrare le potenzialità di cambiamento di immagine che possono derivare non solo dall’uso di coloranti (nel liquido dell’intercapedine) ma anche di altri elementi quale ad esempio il fotovoltaico o la combinazione con vetri elettro cromici. In questi casi è da prevedere l’aggiunta di una came-

ra d’aria anteposta all’intercapedine d’acqua, creando quindi un elemento a triplo doppio vetro e doppia camera.

La scheda presenta, inizialmente, un’immagine di come appare il sistema se applicato ad una facciata continua, mostrando come possa apparire trasparente e quindi non modificare l’aspetto che comunemente si associa a quella tipologia di involucro.

Si analizzano di seguito le potenzialità applicative, riassumendole in uno schema grafico semplificato della tecnologia WIG, che sfrutta i seguenti principi: - l’assorbimento del calore della radiazione solare da parte dell’acqua - la diminuzione del carico termico dell’acqua in ragione della sua circolazione (presenza di scambiatore di caolre) - la trasmissione di parte del calore assorbito all’ambiente che delimita in regime invernale da cui deriva - l’isolamento termico dello spazio delimitato in quanto cortina dinamica (ovvero, l’acqua al suo interno può essere riscaldata o raffrescata a calore incidente flusso luminoso incidente

ATTENUAZIONE DEL FLUSSO LUMINOSO

FLUSSO DI CAOLRE INCIDIDENTE

TRASMISSIONE DI PARTE DEL CALORE ASSORBITO

immagine e schema di funzionamento generale di WIG, riportati entrambi nella prima pagina del depliant

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seconda delle esigenze climatiche per il raggiungimento del comfort e quindi isolando l’ambiente interno).

La brochure prosegue con la presentazione delle prestazioni energetiche in inverno e in estate, e nelle rispettive situazioni diurne e notturne. Sono spiegati i comportamenti del sistema, prendendo spunto dai ragionamenti fatti durante la sperimentazione e soprattutto analizzando i dati dei monitoraggi di Intelliglass. Vengono riportati i riferimenti numerici principali, ma si cerca di rendere gli schemi prestazionali base più comprensibili da un punto di vista intuitivo (come si vede nella seconda pagina della brochure).

La terza pagina mostra le prestazioni visive ed illuminotecniche dell’elemento, con particolare attenzione ai risultatiti di controllo del flusso luminoso, di traslucidità dell’elemento (opacizzazione del flusso luminoso) e ancora di oscuramento parziale/totale per attenuare la radiazione luminosa.

Per quanto riguarda in particolare questa ultima possibiltà si fa riferimento all’eventuale inserimento di schermatuLUCERNARIO WIG inserito nella vetrata esterna orizzontale

FACCIATA CONTINUA

re mobili che, posizionate sull’esterno, possono consentire un oscuramento e migliorare le prestazioni energetiche dell’elemento WIG. (cfr. scheda) Nelle pagine successive della scheda, è stato realizzato un abaco di soluzioni per l’involucro, nel quale vengono elencate le possibili applicazioni: - il serramento singolo - il lucernario - la facciata continua - la serra diretta - la serra semi-diretta - la serra indiretta - il muro “trombe” - la doppia pelle vetrata - la loggia chiusa.

Le tipologie di serra semi-diretta, doppia pelle e loggia chiusa, sono ripetute due volte perché la tecnologia WIG può essere applicata o alla cortina più interna o a quella più esterna. Nei vari casi si è voluto far capire la presenza del sistema inserendo accanto ai diagrammi, delle immagini che mostrano gli esiti in termine di immagine dell’involucro e di qualità dello spazio indoor.

Per quanto concerne la doppia pelle trasparente si è scelto di indicare solo

INVERNO

ESTATE

durante le giornate soleggiate l’acqua assorbe il calore, mentre durante le giornate nuvolose viene fatta circolare acqua riscaldata.

la circolazione acqua fresca per raffrescare la zona interna vicino alle coperture.

INVERNO

ESTATE

durante le giornate soleggiate l’acqua assorbe il calore.

Durante le giornate nuvolose viene fatta circolare acqua riscaldata.

la circolazione di acqua fresca sulla facciata esterna raffresca l’ambiente interno ed evita il surriscaldamento.

esemplificazione di come è stato redatto l’abaco, la versione finale è riportata nella quarta pagina del “depliant”

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quella continua e non altre possibili configurazioni (ovvero la doppia pelle a corridoio, box-window, shaft box)1, poichè nell’abaco vengono rappresentati in forma diagrammatica i principali comportamenti fisico-tecnici del doppio involucro trasparente con applicata la tecnologia WIG. Ciò vuol dire che i principi di ventilazione naturale, caratteristici delle doppie pelli trasparenti non cambiano, e le peculiarità di ciascuna delle tipologie sopra elencate persistono anche inserendo la tecnologia (WIG): le migliorie apportate alla “doppia pelle continua” saranno le stesse anche per le altre tipologie.

Nonostante la trasparenza risulti essere l’elemento di maggiore interesse per quanto concerne la tecnologia sperimentata, va detto che se ne può ipotizzare una applicazione anche in un contesto di involucro opaco.

DOPPIA PELLE WIG inserito nella vetrata esterna

All’interno dell’abaco un’analisi, che pare promettente, riguarda la possibile realizzazione di un muro di trombe che sfrutta la tecnologia WIG. Il muro di trombe, così come tradizionalmente inteso, sfrutta la capacità di accumulo e di sfasamento termico della parete scura posta al di là di una cortina vetrata, la quale consente un maggiore accumulo di calore sulla parete stessa.

A livello teorico l’idea è quella di potenziarne il funzionamento sostituendo la semplice cortina vetrata con un doppio vetro realizzato con la tecnologia Water in Glass, garantendo di inverno un maggiore accumulo di calore che si trasmette all’intercapedine (l’acqua non circola) e d’estate un maggior raffrescamento (l’aria circola e incrementa “l’effetto camino”).

L’ipotesi si basa su una simulazione condotta con gli ingegneri coinvolti nella sperimentazione che hanno ra-

INVERNO giorno

ESTATE giorno

INVERNO notte

ESTATE notte

INVERNO

ESTATE

durante le giornate soleggiate l’acqua assorbe calore indirettamente, attraverso lo spazio chiuso della loggia che si scalda direttamente, il calore in parte viene anche immagazzinato, per un riuso successivo.

circolazione di acqua fresca per raffrescare gli ambienti interni e lo spazio della loggia.

L’acqua consente anche un isolamento maggiore contro il surriscaldamento dell’ambiente interno e della loggia.

1. Riferimento alla

classificazione delle doppie pelli trasparenti riportata anche nel libro: Knaack, Ulrich; Klein, Tillman; Bilow, Marcel; Auer, Thomas; Facade.

Principles of Construction; Birkhauser, Basel/ Boston/Berlin; 2007.

durante le giornate soleggiate l’acqua assorbe calore direttamente e in parte lo cede allo spazio di intercapedine tra le due vetrate che si scalda, parte del calore viene anche immagazzinata.

CHIUSURA DI UNA LOGGIA WIG inserito nella vetrata interna

esemplificazione di come è stato redatto l’abaco, schemi riportati nella quinta pagina del “depliant”

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gionato sulle variazioni dell’accumulo di calore nel corso delle stagioni e della giornata. Nonostante l’incostanza dell’accumulo, il dispositivo garantisce comunque un buon isolamento della facciata opaca (cfr. Toolbox, edificio BIQ di Amburgo).

“L’abaco delle applicazioni” (cfr. pagina) riporta alcune informazioni sul funzionamento impiantistico del sistema, in particolare sul processo fisico-tecnico che garantisce l’accumulo di calore, l’isolamento e, quando necessario, il raffrescamento.

Si evince come la tecnologia WIG necessiti di un sistema complesso per il suo funzionamento, ovvero di due circuiti che interagiscono tra loro tramite uno scambiatore di calore permettendo riscaldamento e raffrescamento del fluido, e accumulo del calore in appositi serbatoi. Lo schema riportato, presente nella pagina 6 della brouchure tecnico-informativa, deve aiutare il possibile committente, ma soprattutto il progettista a capire le componenti

impiantistiche necessarie per la messa in opera del sistema e quante di queste possano essere integrate nel telaio.

Lo schema serve anche per spiegare la differenziazione dei ruoli e delle competenze, di cui il sistema necessita per la sua realizzazione e messa in opera.

Il circuito principale di WIG si compone, non solo di un doppio vetro con intercapedine d’acqua ed una pompa che consente la circolazione del fluido, ma di un circuito di climatizzazione (chiamato secondario) che consente il riscaldamento, il raffrescamento e l’accumulo di calore attraverso il fluido stesso. In particolare questo secondo circuito è competenza degli ingegneri impiantistici, mentre la parte che riguarda il sistema vetrato - e soprattutto il disegno del telaio di supporto (parte del circuito primario), che caratterizzerà la facciata - spetta all’architetto progettista.

A seguito di questo approfondimento schematico delle componenti impiantistiche che compongono i circuiti,

PORTATA ACQUA / sec.

INVERNO GIORNO

0,5 l/s

ESTATE GIORNO (0,3 l/s)

(0,18 l/s)

0

+40° Dal diagramma si osserva che: - il comportamento invernale diurno ed estivo notturno possono essere assimilabili (il fluido circola più lentamente per ottenere un guadagno passivo) - la portata d’acqua estiva diurna e quella invernale notturna è simile, il flusso circolerà più rapidamente.

Durante il giorno estivo la temperatura sarà più bassa per minimizzare gli apporti termici. In inverno durante la notte, la temperatura sarà più alta per contenere le dispersioni verso l’esterno.

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+40° TEMPERATURA ACQUA ∆T (Te/Ti) (0,18 l/s)

(0,3 l/s)

INVERNO NOTTE

0,5 l/s

ESTATE NOTTE

Il diagramma riporta come viene regolato ed a quale temperatura viene immesso il fluido nel sistema WIG a seconda delle esigenze invernali ed estive, sia di giorno che di notte.

I dati sono stati desunti dai monitoraggi di Intelliglass.

sono enunciate possibili integrazioni impiantistiche con sistemi di produzione energetica alternativi (ipotesi di inserimento di vetri fotovoltaici oppure l’inserimento nel circuito secondario di pompe di calore e produzione di energia con sonde geotermiche).

Le schede finali hanno una impostazione tecnica: riportano il disegno del dettaglio tipo di un serramento ideale e lo confrontano con prodotti già in commercio (riferendosi a ditte specifiche e quindi ai dettagli da loro pubblicati nei cataloghi), verificandone l’adattabilità.

Le schede tecniche riportano di seguito una sezione dell’elemento in scala opportuna e un’assonometria esplosa che evidenzia come il circuito - che consente l’inserimento dell’acqua nell’intercapedine dei vetri - possa essere contenuto negli elementi standard di facciata. Per far capire come il sistema si adatti ai prodotti esistenti sul mercato, si è semplificato l’abaco dividendo le schede in due famiglie: quella CIRCUITO PRINCIPALE

riguardante il serramento singolo e la seconda riguardante la facciata continua.

Il motivo principale della decisione è legato al fatto che i cataloghi delle ditte di serramentistica applicano appunto questo metodo (cfr. Schüco, Metra, Wicona). Tale distinzione non impedisce la combinazione di telai diversi: ad esempio, se si sceglie di realizzare una doppia pelle continua trasparente con il sistema WIG, applicato alla cortina più esterna, si sceglierà tra gli elementi proposti per la facciata continua. In tutti gli altri casi, si progetterà l’elemento vetrato trasparente optando tra i serramenti singoli e i sistemi di facciata continua, che verranno entrambi adattati per ospitare l’intercapedine d’acqua ed i suoi circuiti.

Nella pagina di dettaglio del serramento singolo, si riporta il ragionamento sulla possibile apertura del serramento, che risultava e risulta essere uno dei problemi tecnici principali - anche per il team spagnolo di Intelliglass -. Per CIRCUITO SECONDARIO pompa di calore con sonde geotermiche

pompa autoadescante (start del circuito)

pompa di calore con sistema di pannelli fotovoltaici

pompa di calore

...

pompa di calore a biomassa

telaio alluminio doppio vetro laminato

serbatoio acqua scambiatore di calore

regolatori circuito e flusso

E serbatoio accumulo calore accumulatore energia elettrica Schema generale dei circuiti che compongono il sistema, riportati nella IX pagina della scheda tecnica

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78

il momento, quella che viene presentata è solo una ipotesi di realizzazione tecnica. L’obbiettivo è quello di studiare una momentanea messa in pausa del sistema di circolazione dell’acqua e muovere il serramento mantenendo il liquido in una situazione di equilibrio all’interno dell’intercapedine, interrompendo quindi la circolazione del fluido.

Questa scelta deriva dal fatto che la presenza di liquido all’interno del vetro camera, ha funzioni di termoregolazione del microclima interno, che con l’apertura di una finestra si altera, richiedendo differenti regolazioni, affidate alla ventilazione naturale. Inoltre il sistema di circolazione, studiato attraverso la sperimentazione, prevede l’uso di connessioni ad innesto rapido che non richiedono filettatura nei collegamenti e consentono la realizzazione di un elemento che si possa facilmente disconnettere e riconnettere. Questa ipotesi consentirebbe la realizzazione di una apertura del serramento, sia a battente che scorrevole, come i più comuni serramenti, ma anche a vasistas.

Si è rappresentata la possibilità di apertura secondo un perno centrale senza che sia necessaria una interruzione del circuito. In questo caso si

rende indispensabile modificare in parte il sistema dei punti di ingresso ed uscita dell’acqua (tre punti di entrata e cinque di uscita dall’intercapedine collegati ad due tubi di distribuzione che a loro volta saranno collegati a due punti centrali in corrispondenza dei perni, attorno ai quali ruota l’apertura).

Prime prove assonometriche per l’integrazione del circuito all’interno di un telaio per serramento singolo

Prime prove assonometriche per l’integrazione del circuito all’interno di un telaio per la facciata continua

É evidente che la scheda tecnico informativa riportata di seguito chiude una fase dell’attività di ricerca e lascia spazio a possibili aperture ed approfondimenti futuri.

Nelle pagine successive viene riportata in modo integrale la Scheda TecnicoInformativa.

Water In Glass

un sistema attivo per l’involucro Water in Glass, sistema attivo di facciata, propone diverse soluzioni per le grandi vetrate in architettura.

Water in Glass è un pannello composto da due lastre vetrate multistrato con intercapedine, nella quale viene fatta circolare acqua.

Il fluido consente:

radiazione solare incidente 500 W/mq ASSORBIMENTO DI PARTE DEL CALORE DELLA RADIAZIONE SOLARE

- di eliminare il calore dovuto all’irraggiamento solare: nel pannello viene fatta circolare acqua raffrescata che non consente alla radiazione solare incidente sulla facciata di penetrare all’interno dell’ambiente.

Funzionamento in clima estivo - di accumulare calore: l’acqua non viene fatta circolare, o circola lentamente, permettendo che il calore della radiazione solare si trasmetta all’interno degli ambienti o sia accumulato.

Funzionamento in clima invernale - di controllare l’illuminazione: l’acqua che circola è trasparente o può essere colorata.

ATTENUAZIONE DEL FLUSSO LUMINOSO

FLUSSO DI CAOLRE INCIDIDENTE TRASMISSIONE DI PARTE DEL CALORE ASSORBITO

I

Sistema WIG prestazioni energetiche e di isolamento INVERNO giorno soleggiato

ESTATE giorno soleggiato

circolazione lenta dell’acqua per garantire maggior assorbimento

circolazione veloce dell’acqua per garantire maggior isolamento dal calore della radiazione

8/10 °C

34 °C

32 °C

24 °C SERBATOIO ACCUMULO CALORE

SERBATOIO ACCUMULO CALORE

SERBATOIO ACCUMULO CALORE

20 °C

22 °C

assorbimento radiazione solare

assorbimento radiazione solare

trasmissione interna di parte del calore

trasmissione interna di fresco

18 °C

26 °C

L’inserimento dell’acqua all’interno del vetro gantisce migliori condizioni di comfort interno e consente un immagazzinamento del calore. L’acqua inserita nei vetri viene riscaldata dalla radiazione solare oppure preriscaldata attraverso opportune fonti di calore.

L’inserimento dell’acqua all’interno dei vetri grantisce migliori condizioni di comfort interno favorendo isolamento dal calore della radiazione solare e raffrescamento interno dovuto alla circolazione di acqua a temperatura inferiore a quella dell’ambiente. L’acqua può provenire dalla rete o dal sistema impiantisco a temperenturatura non inferiore a 16°, per non favorire la condensa superficiale.

INVERNO notte, giorno uggioso

ESTATE notte, giorno uggioso

circolazione controllata dell’acqua per mantenere le condizioni di comfort

0/-5°C

28 °C

SERBATOIO ACCUMULO CALORE

circolazione lenta dell’acqua per favorire raffrescamento notturno 20 °C

22°C

20°C

trasmissione interna del calore

parziale cessione del calore all’esterno/isolamento

34 °C SCAMBIATORE CALORE

L’inserimento dell’acqua all’interno dei vetri gantisce migliori condizioni di comfort interno grazie anche all’utilizzo del calore immagazzinato durante il giorno.

27 °C SCAMBIATORE CALORE

L’inserimento dell’acqua all’interno dei vetri, fatta circolare ad una velocità ridotta ne permette il raffrescamento nelle ore notturne.

* le indicazioni di temperatura inserite sono state discusse con il team Intelliglass, successivamente all’analisi dei dati di monitoraggio effettuato per il progetto delle Serre solari a Peralveche, Intelliglass (Madrid)

II

26°C

Sistema WIG prestazioni visive e illuminotecniche Possibilità di attenuazione della radiazione luminosa attraverso l’inserimento di un fluido colorato o opacizzante per il totale oscuramento dai raggi solari, oppure di accentuazione del flusso luminoso colorando l’acqua con un colore chiaro che esalti l’intentisità della luce naturale.

OPACIZZAZIONE / TRASLUCIDITÀ

ATTENUAZIONE LUMINOSA / OSCURAMENTO

FILTRAGGIO ESTERNO DELLA LUCE

Possibilità di modificare l’immagine della facciata intervenendo sul fluido all’interno di Water in Glass con l’utilizzo di:

POLVERI IN SOSPENSIONE

PIGMENTI SCURI

SCHERMATURE

particelle o polveri in sospensione per opacizzare la facciata

addizione di pigmenti scuri a seconda dell’intensità della luce

addizione di schermature esterne o interne per oscuramento totale o parziale

La soluzione può essere scelta quando si presentano necessità di filtraggio della luce diurna, al fine di evitare fenomeni di abbagliamento.

Possibilità di migliorare ulteriormente le presazione dell’elemento vetro+acqua proteggendo il fluido in circolazione e, di conseguenza, l’ambiente interno dalla radiazione solare diretta.

La riconversione a trasperente avviene mediante aspirazione magnetica delle polveri in sospensione.

III

Sistema WIG - abaco applicazioni SERRAMENTO SINGOLO guadagno termico direttto

In inverno, l’acqua inserita nei vetri viene riscaldata dalla radiazione solare oppure preriscaldata attraverso opportune fonti di calore.

In estate, l’acqua favorisce l’isolamento dal calore della radiazione solare incidente e consente un raffrescamento interno.

La circolazione dell’acqua garantisce migliori condizioni di comfort interno: consente un immagazzinamento del calore e una climatizzazione degli ambienti.

LUCERNARIO WIG inserito nella vetrata esterna orizzontale

La circolazione dell’acqua garantisce migliori condizioni di comfort interno .

INVERNO

ESTATE

INVERNO

ESTATE

Zollverein School, Essen, DE, Sanaa.

L’edificio adotta un sistema di isolamento attivo della facciata in cls con il passaggio di acqua riscaldata o raffrescata nello spessore delle pareti.

WIG integrerebbe il sistema esistente migliorando le caratteristiche techniche dell’edificio.

INVERNO

ESTATE

In inverno, durante il giorno, l’acqua inserita nei vetri viene riscaldata dalla radiazione solare oppure preriscaldata attraverso opportune fonti di calore. Il flusso all’interno dei vetri circola lentamente quasi da essere statico.

In estate, durante il giorno, l’acqua in circolazione viene raffrescata per attenuare la radiazione solare incidente ed eveitare fnomeni di surriscaldamento. La circolazione di acqua fresca consente di raffrescare la zona interna vicino alle coperture, spesso caratterizzata da alte temperature.

Di notte l’acqua viene riscaldata e successivamente mandata all’intercapedine dei vetri, per contenere le dispersioni e riscaldare l’ambiente.

Durante la notte viene fatta circolare acqua ad una temeperatura superiore a quella di comfort per consentirne un raffrescamento notturno attraverso una circolazione rallentat del fluido.

Torre Pacheco, Murcia, ES, García Muñoz Avilés.

L’edificio per uffici presenta un grande spazio di comunicazione centrale coperto da vetrate.

L’applicazione di WIG consentirebbe una protezione dalla radiazione solare e contemporaneamente un accumulo passivo di calore da riutilizzare nell’edificio.

FACCIATA CONTINUA

IV

La circolazione dell’acqua garantisce migliori condizioni di comfort interno.

INVERNO

ESTATE

In inverno, durante le giornate soleggiate, l’acqua che circola all’interno del pannello WIG assorbe il calore che viene immagazzinato per un riuso notturno. Il flusso all’interno dei vetri circola lentamente quasi da essere statico.

In estate, la circolazione di acqua fresca all’interno dell’intercapedine del pannello WIG, raffresca l’ambiente interno ed evita il surriscaldamento.

Di notte l’acqua viene riscaldata e successivamente mandata all’intercapedine dei vetri, per contenere le dispersioni e riscaldare l’ambiente. Durante le giornate nuvolose viene fatta circolare acqua riscaldata.

Durante la notte viene fatta circolare acqua ad una temeperatura superiore a quella di comfort per consentirne un raffrescamento notturno attraverso una circolazione rallentat del fluido.

Ewha Womans University, Seoul, KR, Perrault.

Le grandi facciate continue integrate con WIG si trasformerebbero in accumulatori di calore.

SERRA DIRETTA guadagno termico direttto INVERNO

ESTATE

In inverno, durante le giornate soleggiate l’acqua nell’intercapedine dei vetri della serra, assorbe il calore e ne trasmette direttamente parte all’ambiente interno.

La parte di calore immagazzinata, potrà essere riusata per il riscaldamento notturno.

In estate, la circolazione di acqua fresca raffresca l’ambiente interno ed evita il surriscaldamento, soprattutto all’interno della serra.

L’inserimento del pannello WIG nelle vetrate di una serra, garantisce migliori condizioni di comfort interno e un maggiore guadagno termico.

SERRA SEMI-DIRETTA WIG inserito nel vetro interno

In inverno, durante le giornate soleggiate l’acqua assorbe il calore in modo indiretto dalla serra, per un riuso notturno o durante le giornate più rigide.

Durante la notte viene fatta circolare acqua ad una temeperatura superiore a quella di comfort per consentirne un raffrescamento notturno attraverso una circolazione rallentat del fluido (viene smaltita parte di calore accumulata durante il giorno).

INVERNO

ESTATE

INVERNO

ESTATE

In estate, l’apertura delle pareti della serra consente un maggiore raffrescamento notturno dell’acqua nell’intercapedine (della vetrata WIG).

SERRA SEMI-DIRETTA WIG inserito nei vetri (esterni) della serra

In inverno, durante le giornate soleggiate l’acqua assorbe il calore in modo diretto attraverso l’acqua che circola nell’intercapedine vetrata più estrerna della serra.

In estate, la circolazione di acqua fresca consente di evitare il surriscaldamento interno della serra.

Applicazione di serramenti Saint-Gobain per coperture vetrate.

L’utilizzo di WIG permetterebbe un abbattimento della radiazione solare garantendo migliori condizioni di confort.

Boreal, Nantes, FR, Tetrarc.

L’edificio è composto da un sistema di serre semidirette che aumentano lo spazio abitabile degli appartamenti. WIG inserito nei serramenti interni permetterebbe un miglior confort sia per l’ambiente interno sia per lo spazio filtro.

INVERNO giorno

ESTATE giorno

INVERNO notte

ESTATE notte

Pradenn, Saint-Herblain, FR, Block Architectes.

Le serre inserite come aggetti dell’edificio, integrate con WIG permetterebbero un maggiore accmulo di calore, durante il periodo invernale.

V

Sistema WIG serramento per facciata continua Adattamento in telai standard: soluzioni rappresentate in scala 1:20, schema assonometrico e schemi di prova su dettagli da catalogo.

PIANTA 1:20

adattamento del telaio (facciata FW 50+ Schüco) per l’inserimento del sistema WIG

T E C H N I K

Poliedra-Sky 50 Caratteristiche

F Ü R

I D E E N

WICTEC 50EL Unitised curtain wall Vantaggi

• Facciata tradizionale (a montante e traversi) • Struttura da 50 mm, visibile internamente ed esternamente • Montante tubolare: profondità da 42 a 225 mm • Spessore del vetro: da 8 a 45 mm • Tenuta: guarnizioni in EPDM • Taglio termico: distanziale isolante rigido in Tecno CMP • Accessori originali • Finitura: anodizzato o verniciato • Lega in alluminio EN AW-6060 • Integrazione con i sistemi Poliedra-Sky 50I, 50S, 50CV, 60, Sistemi a Battente e Frangisole

• Isolamento acustico e termico • Impiego del sistema per molteplici tipi di realiz • Struttura portante leggera con notevole facilità taggio • Aspetto estetico personalizzabile tramite c esterne • Integrazione di tutte le aperture a battente d METRA

Tipologie di apertura

WICTEC 50EL is a unitised version of the WICTEC 50 stick system. This range combines the advantages of the stick system structure with the assembly benefits of unitised curtain walling, with an extremely narrow sight line of only 50 or 65 mm.

The exterior profiles with mitre joints on the outside achieve a ASSONOMETRIA particularly elegant appearance with a “picture frame effect”. + adattamento del telaio (facciata FW 50 Schüco) per l’inserimento del sistema WIG Battente Vasistas Particularly Anta-ribalta Sporgereare stringent requirements pertaining to where there thermal insulation, WICTEC 50 EL offers the appropriate solution.

Schüco Metra Wicona modello facciata FW 50+, modello per facciata contiEstetica della struttura per inserimento fotovoltaico nua Poliedra-Sky 50

SEZIONE 1:20

XII

adattamento del telaio (facciata FW 50+ Schüco) per l’inserimento del sistema WIG

modello facciata continua Tecnologia WICTEC 50EL

Sezione orizzontale

ipotesi di adattamento e inserimento dei circuiti WIG all’interno dei teali.

1 2 3 4 5 6

-

Montante Guarnizioni per vetri in EPDM Distanziale Pressore Cartella Doppio vetro con intercapedine

System test results / CE product pass

riferimento a dettagli di tealai riportati in catalogo dalle ditte Schüco, Metra e Wicona in accordance ewith DIN EN 13830 (siti di riferimento: www.schueco.com, www.metrawindows.it www.wicona.co.uk)

Air permeability:

Class AE

Watertightness:

RE 1200

3.2 Il “work in progress” della sperimentazione

In queste ultime note, che prendono spunto dalle fasi conclusive della sperimentazione eseguita, si affrontano le possibili aperture della ricerca.

Le prospettive future della sperimentazione e i nuovi obbiettivi Le opportunità progettuali che Water in Glass offre, grazie ai diversi possibili ambiti di utilizzo, sono molteplici e riguardano, in prima battuta, l’involucro di nuova costruzione, ma anche la riqualificazione di quello esistente. La scheda presentata fornisce un abaco delle possibilità suggerendo applicazioni in merito all’uso della tecnologia WIG. Tale abaco non si riferisce a specifiche destinazioni d’uso, ma sintetizza le diverse tipologie di involucro che più tipicamente caratterizzano un edificio. Tuttavia il rapporto tra destinazioni d’uso e tipologie di involucro risulta implicito: è noto, ad esempio, come l’utilizzo del sistema di doppia pelle vetrata è tendenzialmente riservato alla realizzazione di edifici multipiano destinati ad uffici o attività di servizio, mentre soluzioni con l’utilizzo di serre, loggie vetrate o balconi vetrati sono spesso usate per la tipologia residenziale.

La parte tecnica della scheda, in particolare quella riguardante il dettaglio costruttivo. La volontà è quella di implementare ulteriormente questo sistema, attingendo sempre da elementi standard, attualmente in produzione, che si adattano all’elemento studiato, in particolare per quanto riguarda dimensione e conformazione dei telai.

Data comunque la complessità del si-

stema che serve per l’attivazione della circolazione dell’acqua, si renderà necessaria una ulteriore revisione della parte ingegneristica meccanica che riguarda i circuiti, e l’avvio di una collaborazione più stretta con compotenze di termo-fluido-dinamica e di acustica.

Nell’ipotesi di prosecuzione della ricerca si tende al raggiungimento di un obiettivo ancora più ambizioso: si vorrebbe ragionare a scala artigianale/ industriale con l’attivazione di un processo produttivo, a seguito di una ulteriore fase artigianale/sperimentale di prototipazione e di una analisi di fattibilità in relazione ai costi commerciali e di produzione. La necessaria valutazione economica e di mercato richiederà altre competenze specifiche. Le potenzialità che comunque derivano da questo percorso, che non ha incluso, a tutt’oggi, studi su una ipotesi di business plan per la messa in produzione, consentono comunque di ragionare in merito alla creazione di uno spin-off e/o di una start-up. In questo caso si potrebbero sviluppare due ipotesi. Una incentrata sull’evoluzione del prodotto, WIG, e la sua applicazione; la seconda riguarderebbe la messa a punto di un catalogo di soluzioni sostenibili per l’involucro trasparente che potrebbero essere proposte e accompagnate da consulenze ad hoc2.

In questa logica l’esperienza operativa, che si è confrontata con una realtà precisa, sia in campo universitario che nell’ambito delle piccole medie imprese, permette quindi di pensare ad un

2. Riferimento per la

prima ipotesi di start-up ad Intelliglass (UPM) per la seconda riferimento alla realtà torinese legata la Politecnico: lo spin-off MatTo.

91

futuro della ricerca, organizzando una struttura finalizzata alla produzione della tecnologia WIG (spin-off, come già detto). Altra ipotesi percorribile, dato il particolare momento attuale di crisi economica, sarebbe la formazione di una start-up per la realizzazione servizi innovativi3.

Questa realtà è certamente più sviluppata all’estero, in particolare negli Stati Uniti e nel resto d’Europa, piuttosto che in Italia, dove il settore in cui le start-up prosperano maggiormente è quello biomedico, data la maggiore quantità di investimenti che vengono fatti per la ricerca in quel settore. Ciò nonostante la diffusa spinta verso materiali innovativi sostenibili, per la realizzazione di architetture con elevate prestazioni, rappresenta comunque una parte di mercato in via di crescita (cfr. paragrafo 4.3) dove WIG, potrebbe trovare la sua collocazione.

La sperimentazione ha dato modo di attivare diversi canali di scambio a livello imprenditoriale, valore aggiunto che a sua volta può essere di supporto per la presentazione di idee di ricerca e sviluppo a nuove aziende. In tal senso un secondo progetto di ricerca, attivato con la Fondazione Goria di Asti e Roal sas, sempre nell’ambito del ban-

3. Riferimento all’articolo: Tremolada, Luca; Le startup del gadget sono cresciute; inserto NOVA24; il Sole 24Ore; domenica 12/01/2014.

92

do Master dei Talenti della Società civile 2013, apre la strada per successive implementazioni che saranno oggetto di studio post-dottorato. Facendo riferimento ad alcuni materiali presentati nel capitolo successivo, come i vetri elettrocromici, i materiali a cambiamento di fase e i sandwich con il fotovoltaico organico, la possibilità di combinazione con WIG risulta interessante.

Rimane da capire quanto questa integrazione sia vantaggiosa e non porti ad una esasperazione dell’uso di “innovazioni combinate”.

Il risultato visivo che deriva dall’applicazione di questi elementi, è un aspetto importante da valutare.

Un aspetto fondamentale riguarda la necessità di riprendere e focalizzare in modo risolutivo alcuni aspetti tecnici, sempre all’interno di un quadro di riferimento ben definito. In particolare per quanto riguarda l’innovazione, si aprono una serie di questioni anche a livello normativo.

Il tema centrale oggetto della sperimentazione, insieme al quadro di riferimento iniziale, andranno aggiornati a seconda delle alternative di sviluppo della fase di ricerca (inserimento di fluidi diversi, integrazione con fotovoltaico, impiego di materiali di nuova generazione).

4. TOOLBOX

Istruzioni per l’uso

Con riferimento a quanto anticipato nel paragrafo 1.2, la ricerca di questo materiale, di supporto alla sperimentazione, è cominciata seguendo un filo logico di parole chiave e successivamente è andata affinandosi, usando parole specifiche o, a volte, anche indagando in siti di riferimento dei professionisti responsabili di progetti, di brevetti e di ricerche.

Nella prima parte (paragrafo 4.1) è riportata una analisi di casi studio che riguardano progetti realizzati con l’uso dell’acqua applicata all’involucro. I primi tre casi (lo Hialeia Showroom, il British Pavillon e il Prisma di Norimberga) sono quelli più conosciuti e riportano una bibliografia di testi e articoli più ampia.

I tre successivi (l’edificio BiQ, la Serra Tropicale di Berlino e il Padiglione Alsazia) sono di più recente costruzione e sono stati descritti grazie, anche, a visite dirette ed interviste ai progettisti e ai tecnici, che hanno lavorato alla realizzazione.

Gli ultimi tre riguardano tre realizzazioni di Intelliglass (la facciata continua della Università Castilla y La Mancha, lo Zero Energy Building e le serre di Peralveche), utili a capire l’applicazione del loro brevetto in campo architettonico.

L’ordine in cui i casi vengono presentati, non li pone in successione rispetto alla cronologia con cui si sono realizzati, bensì rispetto a quando i risultati di ogni singolo studio siano diventati effettivamente fruibili.

Il progetto della facciata continua è ri-

sultato interessante soprattutto per l’adattamento a telai standard in alluminio; in questo caso si riscontra che la soluzione adottata è diversa da quella riportata nella scheda WIG, ovvero i tubi del circuito vengono inseriti in un carter esterno del telaio. Il progetto Zero Energy Building è stato utile per i monitoraggi effettuati sulla variazione di temperatura del fluido all’interno del modulo vetrato - osservazioni utili per la redazione della scheda sulle prestazioni energetiche del sistema WIG. Il confronto fra le serre vetrate di Peralveche è stato riportato perchè riguarda i primi monitoraggi effettuati sul pannello e in particolare, perchè il circuito secondario è stato integrato con l’installazione di una pompa di calore con sonde geotermiche.

Per ciascun progetto analizzato è stata inserita una icona, all’inizio di ciascuna scheda, che indica dove è stata inserita l’acqua all’interno dell’involucro.

Inoltre, è stato redatto un piccolo diagramma valutativo sull’uso dell’acqua all’interno del progetto. La valutazione riguarda la qualità di immagine, la complessità tecnica, le attenzioni energetiche e il riuso dell’acqua. Il giudizio espresso è soggettivo e si basa pricipalmente sulle notizie reperite a livello bibliografico e dalle visite agli edifici, nei casi in cui è stato possibile.

Nella prima pagina dei casi studio sono state riportate per ciascun progetto le icone valutative corrispondenti.

Nel paragrafo 4.2 sono state redatte delle schede riassuntive che riguar-

95

dano i brevetti ritenuti utili per supportare la sperimentazione. La scelta dei brevetti è stata fatta prendendo in considerazione quelli che riguardavano la possibilità di realizzare elementi assimilabili a serramenti e altri elementi che, comunque, potessero essere applicati all’involucro. Sono stati suddivisi in gruppi per facilitare la lettura ed identificare da subito la finalità per cui sono stati studiati.

I brevetti sono stati suddivisi in tre macro-categorie: 1. Brevetti relativi all’impiego di acqua nei serramenti: raccoglie i brevetti significativi che hanno dato origine all’idea della sperimentazione, e riguardano in particolare l’inserimento di un liquido all’interno di un vetrocamera trasparente, (il pannello appare trasparente e la circolazione del fluido non viene percepita); 2. Brevetti relativi al comfort termico: riguarda nello specifico serramenti che trattano la possibilità di migliorare le prestazioni energetiche o illuminotecniche di un elemento mediante l’inserimento di un liquido all’interno di esso; 3. Brevetti relativi a integrazioni per WIG: riguarda l’analisi di brevetti quali possibili integrazioni del sistema vetrato sperimentato. Sono stati studiati con particolare interesse quelli che aiutano a migliorare le performance ed ottenere un guadagno energetico (impiego di vetri elettrocromici e di elementi fotovoltaici). È interessante rilevare che, lo studio delle problematiche sottese alla presente ricerca ed affrontate anche dai brevetti analizzati, a seguito uno sviluppo che ha portato gli operatori a trovare soluzioni via via più attive nel corso degli anni. Nello specifico, se negli anni ‘70 le soluzioni erano volte a cercare di isolare al meglio gli ambienti, progressivamente si è arrivati a studiare solu-

96

zioni che, interagendo con i fenomeni atmosferici portino non solo ad isolare ma anche a rinfrescare e riscaldare.

Nella terza parte di questo capitolo (paragrafo 4.3) sono state riportate alcune esperienze di ricerca a cui si è fatto riferimento durante la sperimentazione.

L’istituto Zae-Bayer è risultato essere molto attivo nel campo dello studio dei materiali a cambiamento di fase ed in particolare, è stato possibile analizzare diversi report, alcuni documenti e altre pubblicazioni tecniche ai fini divulgativi, dello stato di avanzamento del lavoro.

Sono emersi anche degli esempi applicativi a supporto di alcune ricerche condotte (cfr. Consorzio degli Isolanti Trasparenti e in particolare l’azienda GlassX).

Viene anche fatto riferimento a team di ricerca, assorbiti da aziende specializzate che continuano la ricerca (riferimento a Cyanine assorbita dalla Pianeta srl per quanto riguarda la ricerca in materia del fotovoltaico organico).

Si è scelto quindi di presentare le ricerche attraverso i nomi degli enti che le hanno condotte e riguardano principalmente tre materiali: quelli a cambiamento di fase (Phase Change Materials), gli isolanti trasparenti e il fotovoltaico organico.

A completare questo materiale alla tesi è stato allegato un CD, con tutti i documenti orginali riguardanti i brevetti.

SERRE SOLARI INTELLIGLASS SL Peralveche, Spagna 2009 elementi vetrati per pareti e per la copertura

USO DELL’ACQUA Qualità d’immagine Complessità tecnica Attenzioni energetiche Riuso dell’acqua

Questo progetto consiste nella costruzione di due cubi vetrati: uno con doppi vetri normali e l’altro con il sistema vetrato sviluppato da Intelliglass in modo da monitorare e confrontare il comportamento generale del sistema di climatizzazione ed il risparmio energetico (derivato anche dall’utilizzo di una pompa di calore con sonde geotermiche). La relizzazione di questo studio/esperimento raggruppa tutti i concetti base di Radiaglass, cercando di verificarne le reali potenzialità e possibilità di miglioramento.

I due volumi vetrati sono situati in un lotto ceduto dal Comune di Peralveche, nella parte est della regione di Madrid. L’area di pertinenza si estende per circa 5000 m² ed è provvista di una connessione alla rete elettrica ed idrica. Il progetto include quattro sonde geotermiche che pescano a 50 m di profondità. Inoltre è prevista una recinzione per proteggere le due costruzioni, che sono totalmente immerse in un parco pubblico.

Acqua nella intercapedine del doppio vetro

Caratteristiche specifiche Le due strutture cubiche sono di uguali dimensioni (5x5x3m) e sono realizzate con telai in alluminio satinato grigio chiaro. Una delle cabine è stata realizzata con pannelli di vetro Radiaglass, con l’intento chiaro di creare un involucro isotermico. Al contrario l’altro cubo è costituito da vetri doppi ordinari che portano facilitano una situazione interna estiva di surriscaldamento. In un vetro Radiaglass la camera, formata dal doppio vetro stratificato, al cui interno circola l’acqua, assorbe la parte di radiazione solare, non consentendole di entrare all’interno dell’ambiente. Lo strato d’acqua di 12 mm presente tra due vetri si mostra trasparente e lascia entrare solo la parte visibile della luce.

Quest’energia assorbita dall’acqua viene poi riportata ad una temperatura inferiore grazie all’utilizzo di un circuito, definito secondario, e costituito da una pompa di calore con sonde geotermiche. Queste ultime fanno funzionare un circuito interno che scambia calore

Vista d’insieme delle serre solari.

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5. Dati riporati a seguito di un confronto e riscontro diretto con i tecnici Intelliglass.

con quello primario (quello dei vetri).

Radiaglass essendo appunto un doppio vetro con acqua che circola al suo interno si comporta come un eccellente pannello radiante. La camera tra i due vetri è costituita da un telaio separatore di alluminio che consente al fluido di circolare (cfr. brevetto Intelliglass). Nel caso di studio, dopo una serie di prove, la tenuta stagna della camera è stata realizzata con un doppio sigillo perimetrale. Il primo è costituito da una gomma butilica sopra il telaio di separazione prima di montare i vetri; il secondo, e definitivo, si ottiene montando una guarnizione in gomma di polisolfuro, dopo il montaggio dei vetri.

Nella cabina Radiaglass sono presenti tre pompe di circolazione: una per il circuito secondario (che porta alle sonde geotermiche) e due per quello primario (che porta ai vetri).

Il circuito secondario s’incarica di trasportare il liquido per il raffrescamento o riscaldamento del circuito primario.

In questo caso particolare è formato da una rete di tubi interrati che costituiscono le sonde geotermiche con

Fasi di cantiere: scavo della sonda geotermica.

Fasi di cantiere.

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una temperatura stabile tra i 14/16°C5.

Così, tanto in estate, quanto in inverno, attraverso la camera dei vetri circolerà acqua ad una temperatura quasi uguale a quella del terreno.

L’intero circuito si divide in quattro parti, ognuna delle quali passa attraverso le sonde geotermiche e arriva fino alla pompa di circolazione situata nella parte interiore, fuori terra, del cubo Intelliglass. Ogni circuito è formato da due tubi di polietilene ad alta densità, uno per l’andata e l’altro per il ritorno.

Questi condotti, lunghi 20 m, sono isolati, per il tratto orizzontale che collega i pozzi con il cubo, per evitare perdite termiche durante il tragitto. I pozzi geotermici invece sono costituiti da quattro tubi che raggiungono una profondità di 60m.

Per tutta la sua lunghezza della sonda è dotata di termomisuratori a differenti profondità. I dati ottenuti sono rielaborati e memorizzati da un piccolo computer posto all’interno della struttura Radiaglass. I cavi dei rilevatori di temperatura sono collocati nel pavimento tecnico della stessa cabina, dove sono anche presenti i tubi del

circuito dei vetri e tutta la centralina del circuito Intelliglass. Naturalmente verrà misurata anche la temperatura dell’acqua che circola attraverso i vetri e quella dell’ambiente interno. Allo stesso modo verrà misurata la temperatura superficiale dei vetri dell’altra cabina e quella interna. Tutti i dati sono registrati automaticamente ed inviati direttamente a un pc del laboratorio.

In questo modo la verifica avviene in tempo reale e l’intero sistema viene controllato a distanza.

Il circuito primario è composto dagli elementi vetrati in cui transita l’acqua che dopo averli attraversati, si ripartisce attraverso i due circolatori: uno dei quali alimenta i pannelli della copertura e l’altro quelli verticali. I tubi di collegamento sono di 14 mm di diametro e corrono all’interno di telai di alluminio.

L’intera struttura è realizzata in modo tale da poter disassemblare gli elementi che la costituiscono senza comprometterne il funzionamento così da poterla revisionare con facilità e riparare in caso di necessità.

Le parti principali che costituiscono questo sistema nel suo complesso

sono spiegate da due schede tecniche riportate di seguito.

Per riassumere e fornire un quadro generale di tutti gli elementi che compongono il circuito primario, sopra meglio descritto, si possono identificare una serie di elementi: la pompa di impulsione -ovvero l’apparecchiatura utile ad immettere l’acqua ed a farla circolare all’interno dell’impianto-, la valvola di chiusura, il dispositivo per lo sfiato dell’aria, il filtro di depurazione, la sonda per la misurazione della temperatura, il misuratore digitale e manuale della portata d’acqua e infine la chiave di chiusura del sistema.

Riflessioni per la sperimentazione

Il fine dell’intero esperimento è dimostrare che, attraverso l’utilizzo di uno strato di acqua in circolazione, si ottiene, in periodo estivo, la “schermatura” della radiazione solare/termica entrante e quindi la climatizzazione ottimale di un ambiente.

Come viene spiegato nella descrizione del brevetto (cfr. paragrafo 2.2, testo originale nel CD e riassunto riportato nel paragrafo brevetti 4.2), con una

Installazione dei pannelli di facciata.

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portata d’acqua di 0,05/0,1 Kg/s m2 si può contrastare una radiazione solare di 500/1000 W/m2. Attraverso il controllo della quantità e della temperatura d’immissione dell’acqua in relazione alla misurazione delle condizioni interne ed esterne, si potrà verificare che quanto affermato nel brevetto corrisponda ad un dato reale e non solo di laboratorio.

Si stabilisce l’incremento di temperatura superficiale delle lastre calibrando la portata d’acqua in circolazione nell’intercapedine dei vetri. La soluzione adottata con il sistema Radiaglass evidenzia, già dalle prime misurazioni, il comportamento positivo di questo sistema nel riuscire ad assorbire gran parte del calore dovuto alla radiazione solare. Anche dai dati raccolti durante periodo invernale si ottengono risultati ottimali di comfort; sempre utilizzando l’energia geotermica si può avere l’acqua intorno ai 18°C che consente di isolare comunque la serra impedendo al freddo di entrare.

Analogamente a quanto viene suggerito nei diagrammi di comportamento energetico di WIG, gli ingegneri di Intelliglass ritengono possibile fermare il circuito di circolazione primario per verificare sperimentalmente quanto guadagno si potrebbe ottenere, nel caso di un giorno assolato invernale (proposta che hanno poi messo in pratica e verificato nella realizzazione Zero Energy Building).

La serra con pannelli RadiaGlass.

Installazione e messa in funzione della serra con RadiaGlass.

4.2 I brevetti

BREVETTI relativi all’impiego dell’ ACQUA BREVETTO INTELLIGLASS (ES2304871) - Chiusura attiva trasparente BREVETTO PILKINGTON (FR2176916) - Doppio vetro con acqua e distanziatori

BREVETTI relativi al COMFORT TERMICO DE10034764 - Pannello speciale per finestre FR2828509 - Pannello per isolamento termico DE19829480 - Elemento isolante in vetro per finestre DE19847634 - Pannello isolante multi-layers WO9963195 - Finestra a trasparenza variabile EP1367210 - Finestra con fluido tra due lastre di vetro US4515150 - Struttura per il controllo dell’illuminazione DE3716563 - Finestra composita US4347835 - Finestra per tutte le stagioni ES2158757 - Nuovo sistema di chiusura a veneziana DE10351023_EP1528336 - Elemento con proprietà ottiche variabili IT1234279_EP0402529 - Dispositivo di oscuramento termoacustico DE3818543 - Sistema di riscaldamento per vetrate EP0075464 - Finestra intelligente WO2012083471 - Elemento di facciata DE19926343 - Vetri siolanti per finestre a cristalli liquidi ES2180444 - Dispositivo per il controllo della luce

BREVETTI relativi a INTEGRAZIONI per WIG US2005117193 - Finestre elettrocromiche US2005200935 - Finestra a base di polimeri elettrocromici WO2005076061 - Finestra con controllo elettrocromico della luce DE10023765 - Schermo di protezione elettrocromico WO2013080178A1 - Celle fotovoltaiche organiche di Grätzel US6646196_B2 - Finestra con struttura a pannello fotovoltaico WO2010099858_A3 - Film sottile di celle solari

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BREVETTI relativi all’impiego di ACQUA NEI SERRAMENTI BREVETTO INTELLIGLASS (ES2304871) Chiusura attiva - Radiaglass proprietà: Università Politecnica di Madrid - Spagna stato attuale: attivo, scadenza 2015 Il serramento è costituito da un doppio vetro trasparente o semi opaco dove all’interno circola un liquido capace di cedere o assorbire energia dagli ambienti esterni o interni. Il fluido circola grazie ad un circuito chiuso che a sua volta è collegato a uno scambiatore di calore, ad una pompa di circolazione e ad un dispositivo che riduce la pressione idrostatica. Proprio questo dispositivo permette di ridurre gli spessori dei vetri che dovranno contenere il liquido.

Il carattere attivo di questo serramento è associato alla sua capacità di accumulare calore e consentire una corretta illuminazione utilizzando la radiazione solare incidente sulla superficie in questione. La parte di energia termica, eccedente o carente, verrà bilanciata attraverso l’utilizzo di uno scambiatore di calore. L’illuminazione dell’edificio si regolerà mediante la trasparenza del liquido. Il dispositivo permette così di creare un’involvente isoterma che garantisce la climatizzazione di un edificio e potrà essere applicato come elemento attivo di facciata. Questo non esclude possa essere utilizzato come partizione interna, copertura vetrata o ancora come contro soffitto. Si dovrà tenere conto del fatto che la differenza di risultati ottenuti da un dispositivo applicato su pareti esterne rispetto a quelli di uno, omogeneo per dimensio-

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ni, utilizzato all’interno di una struttura, dipenderà dall’esposizione agli agenti attivanti.

L’intento chiaro di Radiaglass è d’inserirsi come nuova tecnologia in un settore specifico dell’edilizia, quello della climatizzazione, come strumento di controllo del calore e dell’illuminazione o per meglio dire come strumento per ottenere risparmio energetico e miglioramento delle condizioni di comfort.

Radiaglass si inserisce nell’ambito dello sviluppo di nuove tecniche per creare serramenti trasparenti intelligenti capaci di controllare l’entrata della luce e del calore dovute alla radiazione solare diretta. Infatti il materiale vetro si presenta come materiale scarsamente isolante e facilmente permeabile dalla luce.

Esistono però oggi alcuni serramenti che permettono di aumentare il livello d’isolamento termico mediante l’utilizzo di diversi materiali formando così un pannello multistrato. Oppure ve ne sono altri che cercano di controllare anche la quantità di luce entrante, oltre alla temperatura, con l’uso di fluidi di diversi colori e composizioni o con elementi meccanici mobili e non integrati nello stesso modulo. I primi sono, così, dei veri e propri pannelli radianti, mentre i secondi raggruppano tutta una categoria vasta di vetri, dalle semplici lastre colorate a quelle elettrocromiche.

In merito a questi elementi all’interno del testo originale viene fatto specifico riferimento a brevetti analoghi che hanno costituito lo stato dell’arte da cui è partita questa patente.

Lo scopo del risparmio energetico, si può raggiungere grazie al fluire di un liquido con un’elevata capacità di assorbire calore. In caso venga utilizzato ad eleveta desità, come l’acqua, potrà essere sufficiente una camera di piccolo spessore. L’obiettivo di regolare l’illuminazione si può realizzare con l’utilizzo di pellicole applicate alla superficie del vetro, accorgimento già usato nei doppivetri, usuali con risultati poco duraturi.

Invece questo serramento consente di cambiare il colore e la trasparenza del fluido che scorre nel circuito chiuso, risparmiando così d’intervenire sulla superficie vetrata. Da sottolineare che i vetri che compongono questo serramento sono stratificati, ovvero ognuno è formato a sua volta da due strati di vetro uniti da una pellicola trasparente di PVC (cloruro di polivinile); il che conferisce al serramento completo anche proprietà d’isolamento acustico.

In questa sede, solo al fine di fornire una rappresentazione completa ed esaustiva di tutti gli elementi, già illustrati precedentemente (cfr. § 2.2) vengono illustrati i vari componenti che caratterizzano questo brevetto. È quindi utile riassumerne le quattro caratteristiche principali:

- permette che una parte dell’energia solare incidente possa esser bloccata e trasferita a un altro sistema, evitando che entri e provochi un notevole surriscaldamento/raffreddamento dell’ambiente; - il dispositivo riduttore della pressione idrostatica permette di ridurre lo spessore dei vetri che contengono il liquido, riducendo così costi, peso e complessità dell’intero sistema; - il fabbisogno energetico per climatizzare la zona interna si riduce significativamente, con conseguente risparmio (requisito importantissimo per la normativa spagnola/europea); - il disegno modulare lo rende facilmente adattabile, manutenibile e indipendente, quindi, in caso di rottura di un modulo, non si produrrà nessuna interferenza nel sistema completo e il danno potrà esser riparato indipendentemente senza interrompere il funzionamento dell’intera struttura.

Le specifiche tecniche riferite ai vari elementi che compongono il serramento trovano ampio spazio nel testo originale del brevetto, comprese le formule per il calcolo del bilanciamento delle pressioni idriche sulle lastre vetrate del pacchetto (cfr. testo originale all’interno del CD).

Figura 1: sezione longitudinale del sistema e indicazione degli elementi principali Figura 2: sezione trasversale del pacchetto vetrato e indicazione indicazione della possibile presenza di una doppia intercapedine Figura 3: schema delle distribuzioni delle pressioni idrostatichedovute al liquido nell’intercapedine senza il dispositivo riduttore delle pressioni Figura 4: schema delle distribuzioni delle pressioni idrostatichedovute al liquido nell’intercapedine con il dispositivo riduttore delle pressioni

Legenda: 1. intercapedine 2. scambiatore 3. circolatore 4. riduttore pressione idrostatica (parte superiore vuota) 5. distributore 6. fori di entrata 7.fori di uscita 8. collettore 9. foro di collegamento intercapedine e riduttore di pressione 10. riduttore pressione idrostatica (parte inferiore piena) 11. seconda intercapedine 12. lastre di vetro incollate con strato di polivinilcloruro 13. valvola di riempimento 14. valvola di spurgo

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BREVETTO PILKINGTON (FR2176916) Doppio vetro con acqua e distanziatori proprietà: PILKINGTON BROTHERS LTD - Gran Bretagna stato attuale: scaduto Il brevetto si riferisce ad una soluzione per un vetro-camera composto da due lastre di vetro o altro materiale trasparente, separate da distanziatori. All’interno della camera è previsto l’inserimento di un liquido. L’invenzione ha lo scopo principale di trovare una soluzione volta a ridurre la pressione all’interno del vetro-camera, al fine di evitare una pressione idrostatica eccessiva da parte del liquido contenuto. Si pone inoltre l’obbiettivo di risolvere le problematiche dovute alla dilatazione del liquido in funzione della variazione di temperatura. Per raggiungere tale scopo sono stati progettate diverse soluzioni tecniche relative all’inserimento di distanziatori e sistemi di caricamento del liquido all’interno della camera.

Nella figura 1 viene illustrata la realizzazione di quanto oggetto del brevetto in esame. Questa è composta da un distanziatore sul perimetro del vetro al quale si aggiunge un secondo distanziatore più interno a creare una camera intermedia per il controllo della pressione. Al fondo di questa prima camera è presente un tubo isolato che permette il bilanciamento della pressione e la fuoriuscita del liquido dalla camera interna verso la camera di riserva. L’ingresso del liquido avviene attraverso il distanziatore orizzontale posto nella parte superiore. All’interno della camera interna sono incollati dei distanziatori verticali realizzati in fibra di vetro aventi lo scopo di evitare lo spanciamento delle lastre.

Le illustrazioni sulla patente conten-

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gono alcune modifiche rispetto alla soluzione emergente dell’invenzione originale. Le richiamate discrasie sono attribuibili alla necessità di adattare le descrizioni inserite nel brevetto ad una casistica più ampia di applicazioni così da ottenere una maggiore e più efficace coperture legale.

La prima variante ripropone lo schema iniziale modificando il tubo di passaggio del liquido dalla camera intermedia a quella interna e spostando l’uscita del liquido dal lato verticale del distanziatore a quello superiore. Gli altri elementi presenti rimangono invece invariati.

In una seconda variante, visibile nelle figure 3 e 4, lo schema viene maggiormente modificato spostando il tubo di passaggio del liquido verso la camera di riserva nella parte inferiore del sistema e inserendo un elemento con funzione di sifone che permetta il mantenimento costante della pressione grazie alla spinta della pressione atmosferica.

La terza variante, presentata nelle figure 6, 7 e 8, si basa sempre sul modello iniziale e funziona in maniera simile. In questo caso però, la camera di riserva del liquido è sostituita da un tubo laterale innestato nella parte inferiore del pannello che ne bilancia la pressione.

L’ingresso è in questo caso posto nella parte alta del distanziatore laterale.

Vengono inoltre, per quest’ultima variante, date istruzioni riguardanti il riempimento del pannello che può essere riempito in posizione ruotata di 90° posizionando la bocca di ingresso in orizzontale. Una volta terminato il riempimento, il pannello può essere riportato nella sua posizione normale.

Disegni di riferimento presi dal testo originale del brevetto FR2176916 che mostrano le diverse soluzioni possibili, descritte anche nella sintesi riportata.

Gli schemi mostrano delle possibilitĂ di realizzazione del sistema, tutte ritenute valide e possibili.

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BREVETTI relativi al COMFORT TERMICO

DE10034764 Pannello speciale per finestre

FR2828509 Pannello per isolamento termico

proprietà: Glaswerke Arnold GmbH & Co. KG - Germania stato attuale del brevetto: non attivo

proprietà: Etablissement D.Lascaud Francia stato attuale del brevetto: scaduto

Pannello (10) formato da un doppio vetro isolante(11 e 12) e degli angoli di connessione (13), resistenti al vapore acqueo e al gas. La cavità (19) è riempita con un materiale che appare allo stato di polvere porosa definito “aerogel”. Questo è un isolante termico, che si presenta opaco alla radiazione infrarossa. Il tutto viene inserito a pressione all’interno dell’intercapedine che verrà sigillata, così da creare il “sotto vuoto” descritto nella patente.

Quest’operazione formerà uno strato d’isolante (14) a contatto con le lastre, che verranno rivestite da una pellicola di plastica, il cui scopo è quello di evitare la dispersione del “aerogel”.

L’applicazione mostrata dall’inventore prevede che il pannello isolante “sottovuoto” riempia l’intera cavità ed abbia un bordo di tenuta (18).

Pannello per l’isolamento termico, costituito da una struttura alveolare ricavata da un materiale con le caratteristiche degli isolanti termici. Il modulo è di plastica trasparente (1) con tre o preferibilmente quattro strati interni (2) suddivise in canali (3) da partizioni. Le pareti esterne dei canali, che si trovano tra lo strato superiore ed inferiore, non aderiscono mai tra loro. Lo riempimento dei canali, con un fluido la cui composizione non viene specificata, è l’elemento che garantisce l’isolamento termico.

Sezione dell’elemento derivato dal brevetto DE10034764.

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Schema dell’elemento derivato dal brevetto FR2828509, con indicazione dei diversi strati e della struttura alveolare interna.

DE19829480 Elemento isolante in vetro per finestre

DE19847634 Pannello isolante multi-layers

proprietà: Kunert Heinz Ing. Dr. - Germania stato attuale del brevetto: attivo

proprietà: SASKIA Solar und Energietechnik GmbH - Germania stato attuale del brevetto: scaduto

Questo vetro isolante per doppie finestre è costituito da una lastra di vetro trasparente incolore (11) ed un’altra lastra (4), che assorbe la gran parte dello spettro solare non visibile ed ha un’elevata capacità di raccolta del calore. In un circuito posizionato nell’intercapedine, che si crea tra le due lastre, viene inserito un fluido, la cui composizione non è specificata nella patente. La funzione di questo brevetto viene definita come simile a quella di un pannello solare, in cui l’acqua si riscalda grazie alle radiazioni assorbite.

Questo pannello è utilizzato per l’isolamento termico ed è costituito da una serie di strati, minimo due (1,2) di materiali opachi (viene riportato, legno o plastica). I due componenti sono uniti da una cornice di chiusura (5) e presentano tra di loro con una piccola intercapedine, da 0,3 a 5 mm, (3).

Piccoli distanziatori (6) di circa 1 cm² sono distribuiti all’interno della cavità, occupano tra l’1% e il 5% della superficie del pannello e sono collocati con un interspazio di circa 10 cm. Generalmente sono di plastica o ceramica. La loro struttura deve garantire condizioni perchè il pompaggio di gas all’interno dell’intercapedine avvenga con la massima rapidità possibile. Lo studio riportato nella patente espone che l’invenzione può dare migliori risultati qualora nell’intercapedine si realizzi uno stato di depressione. La pressione negativa garantisce l’ottimizzazione dell’opera svolta dall’intercapedine. Sarà utile ad ovattare e ridurre l’impatto sonoro, così come amplificherà la funzione di tenere all’esterno il caldo e il freddo.

Schema dell’elemento derivato dal brevetto DE19829480, con indicazione del tubo di immissione del fluido nell’intercapedine del serramento.

Sezione dell’elemento derivato dal brevetto DE19847634

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US4515150 Pannello per il controllo dell’illuminazione proprietà: John McGlew - New York (USA) stato attuale: scaduto Questo brevetto, che sconta il notevole lasso di tempo ormai trascorso dal suo deposito (1983), consiste nella realizzazione di un pannello applicabile come struttura portante alle pareti, sia interne che esterne di un edificio.

Nel pannello è previsto sia compresa un’intercapedine. In quest’ultima deve essere inserito un fluido, scelto in base a specifiche caratteristiche che dovranno assecondare le esigenze per cui il pannello venga realizzato (un colore particolare per evitare fenomeni di insolazione, oppure trasferimento del calore, o ancora riflessione).

Le lastre che compongono l’intercapedine, al loro interno sostengono un numero variabile di lamelle (10 e 12) realizzate in modo da essere buoni conduttori elettrici. In questo modo, quando ve ne sia il bisogno, dando corrente all’impianto cui sono collegate le lamelle (24, 28 e 30) sarà possibile acellerare le reazioni che si desiderino ottenere dal fluido contenuto nell’inter-

sario il passaggio della luce, dovranno essere utilizzati specifici accorgimenti riferiti al liquido (cfr. paragrafo 50 e seguenti del documento originale del brevetto).

Va specificato che questo sistema può funzionare solo collegato ad un alimentatore di energia tradizionale.

capedine. Il sistema è studiato in modo da consentire il costante controllo delle reazioni scatenate, non solo mediante l’azione dell’impianto elettrico ma anche mediante l’immisione o l’emissione del fluido dall’intercapedine, attraverso i fori preticati alle estremità della stessa (22a e 24a).

Qualora il sistema venga utilizzato come parete non sarà importante l’opacità o la luminosità del liquido contenuto nell’intercapedine, al contrario se l’uso che ne verrà fatto renderà neces-

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Schema dell’elemento derivato dal brevetto US4515150.

DE3716563 Finestra composita proprietà: Holzer Walter Dr. - Germania stato attuale: scaduto Consiste in una finestra composta di due o più lastre di vetro o di plastica con una serie di vuoti tra di loro. Questi serramenti vengono usati per accumulare e catturare il calore dell’energia solare e per evitare eccessive radiazioni di luce nelle camere. Il sistema prevede che almeno una delle cavità abbia connessioni per l’afflusso e il deflusso di un fluido, diverso dall’aria (il tutto può comprendere anche un sistema di pompe di calore ad assorbimento o di raffreddamento). Il livello di riempimento del liquido nelle cavità può essere controllato con l’ausilio di pompe idrauliche alimentate dalla rete ordinaria.

introdotto attraverso una apertura appositamente praticata nell’impianto.

Anche il fluido può avere dei coloranti per schermare la luce, consentendo il passaggio di alcuni tipi di onde.

Secondo le ricerche presentate nella descrizione dettagliata dell’elemento sono necessari vetri con uno spessore minimo di 4 mm; in ogni caso le lastre diventano convesse per la pressione che il fluido esercita superficialmente su di esse.

Si richiedono quindi vetri stratificati ad alta resistenza ma non vengono specificate le dimensioni massime dell’intero serramento e inoltre, non viene presentato nessun altro dispositivo per evitare la convessità causata dal liquido.

Il brevetto sfrutta la capacità del vetro di esser trasparente alla luce solare e lasciar passare il calore che, mediante la sostanza posta nell’intercapedine consentirà anche un isolamento dal freddo. Nel caso in cui il fluido non accumuli sufficiente calore, una serie di macchine potranno intervenire per riscaldarlo. In relazione alle radiazioni luminose le superfici che compongono questo vetrocamera sono vetri stratificati che, grazie all’uso di diversi tipi di microfilm consentono un cambio di trasparenza e colore. Una persiana è in ogni caso necessaria, nonostante la presenza di questi dispositivi.

Invece dell’aria viene inserito nel sistema un composto liquido di natura acquosa con percentuali alcool, che impediscono il congelamento della sostanza in presenza di temperature al di sotto dello zero. Tale composto viene

Schema dell’elemento derivato dal brevetto DE3716563

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US4347835 Serramento isolante proprietà: Seemann Robert - USA stato attuale: non disponibile Lo scopo di questo brevetto è realizzare un serramento che garantisca il massimo comfort abitativo in ogni stagione dell’anno, indipendentemente dall’escursione termica cui venga sottoposto. L’idea rappresentata nel brevetto è quella di realizzare una finestra con tre lastre di materiale trasparente, collocate nel telaio, distanziate tra loro da spazi paralleli e libere di estendersi, senza limiti, in direzione verticale. Nel telaio è realizzato un sistema di doppi vetri a tenuta stagna. In questo modo si crea un’intercapedine che viene riempita da materiale fluido trasparente capace di assorbire il calore dei raggi solari. Per realizzare un sistema completo, questa struttura si integra con una pompa a motore in grado di far circolare il liquido utilizzato per assorbire calore. In questo modo si ottiene la circolazione del liquido attraverso i vari pannelli, dal più esterno al più interno. Tecnicamente il detentore del brevetto sostiene che siano realizzabili un numero infinito di intercapedini. In pratica il brevetto è stato depositato per modelli realizzati con la posizione di un massimo di cinque pannelli sovrapposti e quindi con la creazione di quattro intercapedini, ma il sistema è studiato perchè la creazione di queste intercapedini possa replicarsi all’infinito. Il principio alla base dell’invenzione è che il liquido presente nell’intercapedine più esterna venga pompato in quella adiacente più interna fino a raggiungere, attraversando tutte le intercapedini presenti l’ultima nella posizione più interna. Il ciclo si conclude con il pompaggio del liquido dall’intercape-

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dine più interna a quella più esterna.

Questo sistema può funzionare soltanto con un motore elettrico, si presume alimentato tradizionalmente e l’inventore consiglia, durante i mesi invernali di ridurre al minimo la perdita di calore dall’ambiente chiuso, quasi a voler dichiarare l’efficacia solo in presenza di un costante isolamento.

Nell’ambito del presente studio occorre tenere presente che questo brevetto, datato 1979, possa apparire come superato proprio perchè si fonda su conoscenze e presupposti che sono oggi superati.

Disegni di riferimento presi dal testo originale del brevetto US4347835

IT1234279_EP0402529 Dispositivo di oscuramento termoacustico proprietà: VARIOVISION S.a.s. di Monticelli Ivan & C. - Italia stato attuale: ritirata Questo brevetto consiste in un vetrocamera (2), montato su telai speciali per serramenti (1), in cui viene immesso un fluido colorato. Questa sostanza, introdotta per mezzo di appositi collettori (3), viene specificato dall’inventore stesso che debba essere amorfa.

Il liquido, riempiendo l’intercapedine (10), opacizza la trasparenza dei vetri o provoca l’oscuramento dei serramenti.

L’inserimento e/o l’eliminazione del fluido avviene per mezzo di una pompa (8) che richiama o invia detto fluido ad un serbatoio di accumulo (9). Ogni serramento o coppia di serramenti dovrà avere il proprio sebatoio di accumulo.

WO9963195 Finestra a trasparenza variabile proprietà: Wolfgan Hangel - Germania stato attuale: scaduto L’invenzione si riferisce ad un tipo di finestra con almeno due vetri (11, 12), fissati ad un telaio, collocati parallelamente e distanziati in modo tale da formare un’intercapedine in cui non sono contenuti né gas né liquidi, ma che, può essere riempita o meno, con un fluido fotoassorbente (13), che consente di oscurare lo spazio interno.

Schema del brevetto WO9963195

EP1367210 Finestra con fluido tra due lastre proprietà: Su Keng Kuei - Taiwan stato attuale: ritirata Il montaggio di questa finestra consiste nell’unione di due lastre di vetro ad una cornice di una finestra e una base collegata a quest’ultima. Una pompa e un serbatoio, contenti un liquido del colore desiderato, sono collocati alla base.

Il fluido è pompato nell’intercapedine tra le due lastre in modo da formare una specie di tenda per l’oscuramento dell’ambiente interno.

Disegni di riferimento del brevetto IT1234279_EP0402529

Schema del brevetto EP1367210

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ES2158757 Nuovo sistema di chiusura a veneziana

DE10351023_EP1528336 Elemento con proprietà ottiche variabili

proprietà: Garzia Diaz Jose Luis - Spagna stato attuale: attivo

proprietà: Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung - Germania stato attuale: scaduto

Si tratta di un nuovo sistema di oscuramento per serramenti che consiste in una cornice cui ogni lastra di vetro è ancorata e sigillata, in modo tale da costituire una camera ermetica. Un circuito chiuso è collegato all’intercapedine mediante un tubo di entrata e di uscita. Il circuito include un serbatoio di accumulo di liquidi ed una pompa di propulsione dei fluidi. Una sostanza opaca circola nel sistema consentendo di riempire totalmente o parzialmente la camera ermetica e di tornare al serbatoio di stoccaggio mediante l’azione della pompa.

In questo modo, in funzione della presenza del liquido opaco nella camera ermetica, si lascia o no passare la luce, in modo da ottenere un effetto di oscuramento.

Questo brevetto è riferito ad un componente realizzato con proprietà ottiche veriabili. La patente descrive i principi ed il modo in base ai quali va realizzato il sistema che comprende uno stretto serbatoio (1), riempito con due liquidi non mischiabili (2), in quanto di diverse densità, con caratteristiche ottiche differenti. Nel complesso l’impianto consente di progettare un serramento che si oscuri, più o meno, a seconda delle esigenze d’uso dell’ambiente.

Schema di riferimento dal testo originale del brevetto ES2158757

Schema di riferimento dal testo originale del brevetto DE10351023_EP1528336

DE3818543 Sistema di riscaldamento per vetrate

EP0075464 Finestra intelligente

proprietà: Jordan Paul Ing. - Germania stato attuale: Rifiutato

proprietà: McKee Fred - Gran Bretagna stato attuale: Scaduto

L’invenzione si riferisce ad una soluzione tecnica per il riscaldamento a risparmio energetico mediante la costruzione di serbatoi come elementi-foglio.

Questi vengono riempiti da apposito liquido opaco che abbia come principale funzione quella di isolare oltre che rilasciare calore all’interno. Il sistema verrà gestito da apposite pompe, che dobbiamo ritenere vengano alimentate dalla rete ordinaria. A tal fine, sono progettati preferibilmente come unità di doppi vetri o unità multiple in modo tale che gli interspazi siano riempiti e abbiano un contrassegno nella parte bassa del vetro che riporta la scritta “HEAT-BATH-FLUID”. Le cavità piene possono quindi agire come un sistema di pannelli di riscaldamento.

Disegno assonometrico di riferimento del brevetto DE3818543

Per realizzare il prodotto derivato da questo brevetto, si utilizzano lastre di vetro dotate ciascuna di elettrodi per alimentare un circuito chiuso nel quale scorre un liquido che permetta ed agevoli lo scambio termico (5). Il brevetto prevede che sia possibile sviluppare indefinitamente la dimensione sia del circuito elettrico sia del circuito incui transita il liquido, in modo da consentire l’espulsione del calore anche in un luogo lontano dalla finestra. Il liquido è colorato in modo da consentire il passaggio della luce incidente sul vetro.

Sezione e schema di funzionamento del brevetto EP0075464

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WO2012083471 Elemento di facciata proprietà: GlassX AG - Zurigo (Svizzera) stato attuale: in fase di attivazione L’elemento di facciata trasparente ha lo scopo di creare un isolamento attivo basato sullo scorrimento di un liquido al suo interno. Il pannello è composto da almeno due lastre parallele separate da un distanziatore sul loro perimetro; per evitare il contatto del liquido con quest’ultimo viene interposta una guaina gommata a tenuta stagna. Sulla superficie delle lastre sono previste alcune valvole d’ingresso ed uscita del liquido che vanno collegate al circuito di pompaggio. Per garantire una circolazione costante del fluido sono inoltre presenti distributori di flusso che filtrano il liquido nel passaggio dalle valvole all’interno della camera. Per evitare la pressione idrostatica all’interno del pannello sono presenti alcuni distanziatori di vetro a forma sferica incollati tra le due lastre.

In più il sistema di circolazione dell’acqua è stato previsto in depressione, permettendo il mantenimento costante della pressione stessa e riducendo gli sforzi sulle lastre di vetro.

L’applicazione di questo pannello è prevista come elemento di facciata a costituire l’involucro, o come strato aggiuntivo ad una parete opaca. La circolazione del liquido assorbe la radiazione infrarossa della luce, permettendo comunque la trasparenza visiva.

Oltre al sistema di base, si prevede la realizzazione di un sistema più complesso, composto da quattro lastre vetrate, con uno spessore tra i 4 ed i 7 cm, utilizzando la camera verso l’esterno e quella verso l’interno per la

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circolazione del liquido, mentre in quella centrale è previsto un riempimento di gas isolante di tipo xenon. In questo caso le due camere con acqua possono essere gestite in modo indipendente variando la temperatura e la composizione del liquido stesso. Questa soluzione ha come obbiettivo di garantire un controllo separato dell’isolamento e dell’assorbimento della radiazione solare termica, lavorando su differenti combinazioni tra le temperature esterne ed interne. È previsto inoltre l’uso di “coloranti magnetici” da aggiungere in sospensione nel fluido ottenendo così colorazioni differenti in grado di regolare il passaggio luminoso.

La patente mostra in fine il funzionamento del sistema nel periodo estivo e in quello invernale, mostrando lo schema dei due circuiti separati. Nel caso estivo si prevede l’assorbimento della radiazione solare grazie alla circolazione, nella camera esterna, del liquido con particelle scurenti, in grado di attenuare il passaggio luminoso; nella camera interna abbiamo invece il passaggio di acqua ad una temperatura più bassa di quella dell’ambiente interno in modo da attivare uno scambio termico. Nella situazione invernale, per ottenere un guadagno energetico, si prevede il passaggio di acqua riscaldata, con aggiunta di particelle, nella camera esterna, in grado di assorbire la radiazione infrarossa e rilasciarla verso l’ambiente interno.

Schema dell’elemento derivato dal brevetto WO2012083471

DE19926343 Vetri siolanti per finestre a cristalli liquidi

ES2180444 Dispositivo per il controllo della luce

proprietà: Riedl Franz - Germania stato attuale: Scaduto

proprietà:Catan Cuello Benito - Spagna stato attuale: Scaduto

Il manufatto derivante da questo brevetto consiste in uno strato (4) di cristalli liquidi LCD applicato internamente ai pannelli delle finestre e connesso a un calibratore di voltaggio collocato nel punto medio della stanza. Quando il voltaggio viene attivato, il vetro si oscura. Il grado di oscurità può essere regolato a piacere aumentando o riducendo l’intensità della scarica elettrica.

Il pannello inoltre, può essere dotato di uno strato isolante adiacente allo strato di cristalli liquidi e anche di un’intercapedine che può essere riempita con un fluido trasparente, come per esempio l’acqua, al fine di ottenere refrigerazione, isolamento, assorbimento del calore. L’intercapedine possiede una valvola di entrata nella parte inferiore e una di uscita nella parte superiore, controllabili attraverso un termostato. Il sistema prevede l’accumulo del calore dell’acqua in modo tale che il calore solare ottenuto possa poi essere fornito al sistema centrale di distribuzione del calore quando il sole inizia la sua discesa.

Schema della stratigrafia dell’elemento derivato dal brevetto DE19926343

L’elemento consta di un meccanismo che controlla la luce mediante circolazione di liquidi colorati. Tale sistema è applicabile per ottenere variazioni negli ambienti interni e consiste in due lamine di vetro o di metacrilato trasparente (2,3), con giunture sigillate ermeticamente (4,5) sul perimetro. Le parti fisse (8,9) tra le lamine (2,3) formano una camera con un sistema di tubi di ingresso e di uscita (6,7) collocati alle estremità opposte, attraverso cui passa un liquido di differenti colori.

Sezioni dell’elemento derivato dal brevetto ES2180444

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BREVETTI relativi a INTEGRAZIONI PER WIG US2005117193 Finestre elettrocromiche proprietà: Gentex Corporation - USA stato attuale: Attivo, scadenza 2021 Si tratta di serramento composito formato da un primo substrato, parallelo ad un altro, realizzato con la presenza di molecole elettrocromiche. Questi strati sono distanziati tra loro mediante un telaio ed uno spaziatore. Il montaggio prevede che un meccanismo volto ad attivare le molecole elettrocromiche (22) sia inserito nella camera ermetica situata tra i due substrati. Per raggiungere gli obbiettivi prefissati di risparmio e ottimizzazione, il sistema deve essere montato in modo che si crei una camera d’aria tra le lastre (12) e che queste siano sempre alternate tra loro: ogni lastra inerte deve formare l’intercapedine in contrapposizione ad una lastra munita di molecole elettrocromiche. In una delle ipotesi brevettate si rappresenta lìaggiunta di una ulteriore intercapedine riempita con un gas isolante (argon). La manifattura di meccanismi di questo genere e la loro incorporazione in una serramento necessita oggi di metodologie produttive innovative.

Sezione dell’elemento derivato dal brevetto US2005117193

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US2005200935 Finestra a base di polimeri elettrocromici proprietà: Università di Washington USA stato attuale: Attivo, scadenza 2015 Il brevetto riguarda l’inserimento di due tipi di molecole specifiche in un sistema di vetri elettrocromico: la sintesi di due nuovi monomeri EC blu (ProDOTMePro) ed EC rosso (ProDOP-Et2).

Questi tipi di monomeri EC (alchenediossidothiofene) includono fluoro e silicone. Sono inoltre descritti sistemi di polimeri EC che hanno più di un colore differente, per permettere l’aggiunta di colori addizionali, che possono essere modificati usando un colore sottrattore. Tali serramenti incorporano, sulla superficie, un logo, un’immagine o un testo e sono generalmente oscurati quando il sistema è attivo e colorato, ma diventano visibili quando non lo è.

Vengono così descritti, nei particolari, meccanismi di polimeri EC che passano da uno stato colorato a uno trasparente.

Schemi dell’elemento derivato dal brevetto US2005200935

WO2005076061 Finestra con controllo elettrocromico della luce proprietà: Saint Gobain, Xavier Fanton - Francia stato attuale: Attivo solo a livello nazionale L’invenzione si riferisce ad un vetro trasparente che può essere oscurato nella parte superficiale mediante un controllo elettrico. Questo materiale è realizzato con un composito che rende variabile la trasmissione della luce.

Il materiale che, in particolare, prende la forma di un sistema a strati solidi elettrocromici, prevede che, almeno una delle superfici si trovi a contatto con due elettrodi, per consentire l’attivazione del sistema. Secondo la descrizione del trovato, tali elettrodi (2E, 4) dell’elemento funzionale (2) ed i suoi connettori (12, 14, 16, 18, 19, 20) sono adattati l’uno all’altro e sono distanziati in modo tale che il processo di oscuramento inizi sulla parte superiore dell’elemento. In quella inferiore invece, il voltaggio rimane applicato solo sugli elettrodi della superficie (2E, 4) e si propaga in maniera continua in tutta l’area del vetro, finché questa non si colora completamente e uniforme-

DE10023765 Schermo di protezione elettrocromico proprietà: Bayer AG - Germania stato attuale: Non disponibile L’invenzione si riferisce a un meccanismo elettrocromico costituito da due lastre, di vetro o plastica, provviste di uno strato conduttore di elettricità in uno dei rispettivi lati. Almeno una lastra, o una pellicola della coppia, con il rispettivo strato conduttore, risulta trasparente mentre l’altra faccia può essere specchiata per la rilfessione della radiazione solare. La zona elettrocromica precedentemente menzionata può essere divisa in segmenti separati tra loro, ma uniti individualmente alla superficie. L’intercapedine, che si viene a creare tra i vetri, è riempita con un mezzo conduttore che contiene molecole di una sostanza elettrocromica. Nella descrizione completa della tecnologia viene specificato che le lastre, sia ricoperte da pellicole sia non ricoperte, devono essere unite da un anello a chiusura ermetica posto ai lati dei loro strati conduttori.

mente. Il documento completo si riferisce anche ad un metodo di controllo e gestione della tecnologia, che può essere utilizzata come uno specchio solare regolato elettricamente e usato per parabrezza o elementi simili.

Schema dell’elemento derivato dal brevetto WO2005076061

Schema dell’elemento derivato dal brevetto DE10023765

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WO2013080178A1 Celle fotovoltaiche Grätzel6

organiche

di

proprietà: Università del Salento, Dip. Ing. dell’innovazione - Italia stato attuale: in fase di attivazione Il brevetto riguarda l’invenzione di un micro film basato sulla tecnologia DSSC (Dye Sensitize Solar Cell) delle celle solari di Grätzel6 utilizzando coloranti organici come elemento di assorbimento luminoso per l’attuazione del processo di fotosintesi.

Nel caso specifico l’invenzione si propone di risolvere il problema del decadimento dei suddetti coloranti trasfor-

6. Michael Grätzel, Docete al Politecnico di Losanna - Direttore “Laboratory of photonics and interfaces”

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WO2010099858_A3 Film sottile per celle solari proprietà: Karlsruher Institute Technologie, Feldmann Claus, Luz Andreas Germania stato attuale: in fase di attivazione

mando l’energia solare direttamente in energia elettrica. Per fare questo è stato previsto uno strato di materiale semiconduttore che permette il passaggio dell’energia in modo continuo, la conseguente ricarica del colorante e di conseguenza, l’attivazione del processo di fotosintesi.

L’invenzione riguarda la creazione di una cella solare attraverso la quale l’energia solare sia trasformata direttamente in energia elettrica. Il sistema si basa sulla tecnologia delle celle solari di Grätzel6 utilizzando però, come componente assorbente la radiazione solare, il bismuto, un metallo pesante caratterizzato da una bassa conducibilità termica. Il metallo viene steso in nanoparticelle su un supporto trasparente e viene utilizzato oltre che per la trasformazione dell’energia anche come conduttore.

Gli aspetti positivi per questa applicazione riguardano inoltre la non tossicità di questo materiale e i costi ridotti rispetto ad altri metalli simili.

Sezione dell’elemento derivato dal brevetto WO2013080178A1

Schemi dell’elemento derivato dal brevetto WO2010099858_A3

US6646196_B2 Finestra con pannello fotovoltaico proprietà: Fronek Steven, Mifflin Thomas, Apogee Enterprises Inc. - USA stato attuale: Attiva, scadenza 2019 La patente si riferisce all’invenzione di una finestra a più pannelli scorrevoli nella quale almeno uno sia utilizzato come pannello fotovoltaico e almeno uno venga mantenuto come pannello trasparente. Nello specifico l’applicazione del pannello fotovoltaico ingloba, nello spessore di una finestra standard, oltre alle celle fotovoltaiche anche la batteria di accumulo e il pannello di controllo con l’inverter per tramutare la corrente continua in alternata.

Negli schemi riportati si possono vedere alcune varianti di applicazione con differenti posizioni degli elementi.

Schemi del sistema derivato dal brevetto US6646196_B2 Figura 1, 2 e 12 (A-H): schemi relativi all’applicazione dell’elemento nei serramenti Figura 3 e 5: schemi relativi all’integrazione del sistema Figura 7, 10 e 11: schemi relativi ai collegamenti impiantistici e ai sistemi istallati

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Bibliografia I riferimenti bibliografici sono stati suddivisi secondo le parti principali della tesi: il constesto culturele e scientifico di riferimento, la sperimentazione e gli esiti e le prospettive. Per tutti ambiti sono stati riportati i testi consultati suddivisi in: monografie e libri, articoli, atti di convegno, tesi di laurea, tesi di dottorato e siti web.

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Questa tesi è un ringraziamento a tutta la mia famiglia, ai miei genitori, a mio fratello, a mia sorella ed ai miei amici e colleghi che in questi anni mi hanno supportato e sopportato; ma, in particolar modo, desidero dedicare queste pagine ad Andrea, che nonostante la distanza mi è sempre stato vicino.

Febbraio 2014 Ilaria Ariolfo