Stampare i materiali a cambiamento di fase per la climatizzazione passiva

I ricercatori della Texas A&M University hanno utilizzato un processo di produzione più semplice ed economico per creare nuovi compositi stampabili in 3D in grado di regolare la temperatura ambiente all’interno degli edifici

climatizzazione passiva
Credits: Texas A&M University College of Engineering

Stampare l’innovazione: così la climatizzazione passiva trova nuovi alleati

(Rinnovabili.it) – Gli estremi meteo stanno diventando un fenomeno sempre più diffuso e comune. Dalle gelate intese alle ondate di calore mortale, il climate change sposta progressivamente i limiti stagionali. Solo il Canada è riuscito a passare dai -50°C invernali ai più 50°C di queste settimane.In un clima sempre più stravolto, i progettisti di sistemi di raffreddamento e riscaldamento cercano oggi alternative più efficienti in grado di rispondere a tali fluttuazioni senza aumentare il carico sulle reti elettriche. E senza incrementare le emissioni di gas serra. Una mano arriva oggi dal nuovo studio della Texas A&M University dedicato agli strumenti di climatizzazione passiva.

Qui un gruppo di ricercatori ha creato, tramite un processo semplice ed economico, nuovi compositi di materiali a cambiamento di fase (PCM) in grado di regolare la temperatura ambientale all’interno degli edifici utilizzando un processo di produzione più semplice ed economico. Questi compositi possono essere aggiunti direttamente materiali da costruzione, come la vernice, o stampati in 3D come elementi decorativi per la casa.

“La capacità di integrare i PCM nei materiali da costruzione utilizzando un metodo scalabile apre opportunità per regolare la temperatura passivamente sia nelle nuove costruzioni che nelle strutture già esistenti”, ha affermato la dott.ssa Emily Pentzer, professoressa associata presso il Dipartimento di Scienza e Ingegneria dei Materiali e il Dipartimento di Chimica.

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Gli apparecchi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell’aria (HVAC) rappresentano i sistemi più comunemente utilizzati per regolare la temperatura degli immobili residenziali e commerciali. Tuttavia, questi sistemi consumano molta energia e spesso impiegano refrigeranti in grado di contribuire all’effetto serra. Tra i sistemi alternativi per la climatizzazione passiva, i materiali a cambiamento di fase hanno riscosso grande interesse. Come suggerisce il nome, questi composti cambiano il loro stato fisico a seconda della temperatura nell’ambiente. Quando immagazzinano calore, si convertono da solido a liquido; quando rilasciano calore passano da liquido a solido. 

L’approccio tradizionale alla produzione di questi elementi richiede la formazione di un guscio separato a cui aggiungere le particelle di PCM rivestiti ai materiali da costruzione. Tuttavia, trovare materiali edilizi compatibili sia con il PCM che con il suo guscio è stata una sfida. Inoltre, questo metodo convenzionale riduce anche il numero di particelle incorporabili.

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Per superare queste sfide, il team ha impiegato polvere di cera di paraffina a cambiamento di fase mescolata con resina liquida sensibile alla luce . In questo caso la resina agisce sia come guscio che come materiale da costruzione. Questo metodo blocca le particelle PCM all’interno di singole tasche, consentendo loro di subire in sicurezza un cambiamento di fase e gestire l’energia termica senza perdite. La miscela resina/PCM è morbida, pastosa e malleabile, il che la rende ideale per la stampa 3D. E grazie all’impiego di una luce ultravioletta sono riusciti a solidificare la pasta, rendendola adatta anche per le applicazioni del mondo reale.

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