Dalla biomimesi nuove strategie per migliorare le prestazioni energetiche degli edifici

Le capacità di regolazione termica degli animali a sangue freddo sono state studiate per sviluppare nuove strategie al fine di migliorare l’efficienza dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e raffrescamento negli edifici.

prestazioni energetiche degli edifici
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di Simone Valeri

Che gli organismi viventi siano degli esempi da imitare in quanto a perfezione ed efficienza è cosa nota. Tuttavia, è la prima volta che si studiano gli animali allo scopo di sviluppare strategie per migliorare le prestazioni energetiche degli edifici. È quanto hanno fatto degli scienziati dell’Università della Navarra di Pamplona con una recente ricerca. L’idea alla base è semplice: osservare le strategie di termoregolazione degli animali a sangue freddo per tentare di riprodurle nella progettazione degli edifici

Il primo passo dello studio è stato definire le diverse strategie biologiche. Dall’attività metabolica all’utilizzo di acqua o materia organica, passando per l’uso dell’energia solare e il controllo della respirazione: gli stratagemmi attuati dagli animali per regolare la propria temperatura corporea sono infatti molteplici. La fase successiva, la transfer phase – come l’hanno definita nello studio – ha avuto invece lo scopo di individuare i parallelismi tra le strategie biologiche e gli edifici.

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Ad esempio, il controllo della temperatura corporea mediante l’aumento dei battiti cardiaci negli alligatori, potrebbe essere uno spunto per migliorare la velocità nei sistemi di pompaggio negli impianti idraulici. Oppure, si potrebbero separare con criterio gli spazi delle strutture al fine di ridurre le perdite di calore causate dalle correnti, così come fanno le api ostruendo le proprie vie aeree. E ancora, perché non dissipare il calore mediante l’utilizzo di volumi periferici negli edifici, esattamente come le stelle marine lo fanno ridistribuendo il loro sangue agli arti? “La parte più complessa del progetto – spiegano i ricercatori – è stata inclusa in questa fase. Ovvero, è stato necessario effettuare diverse sessioni di brainstorming per trovare idee bio-ispirate allo scopo di individuare specifiche analogie tra gli animali studiati e gli edifici”.

In ultimo, ne sono state studiate le potenziali applicazioni. Innanzitutto – come evidenziato nello studio – si potrebbe agire nelle fasi preliminari di progettazione andando a modificare, sulla base di quanto osservato negli animali, una serie di parametri. L’accumulo o la dissipazione del calore e la riduzione del carico di raffreddamento sono solo alcuni degli aspetti che si potrebbero innovare imitando la natura. Dopodiché, si potrebbe agire a livello di “sistema”, ad esempio, minimizzando l’uso delle attrezzature od ottimizzando le condotte d’aria con soluzioni importate dalle tracheole degli insetti. Ma anche raggiungere la temperatura target con strumenti più efficienti, già sfruttati da alcuni animali in condizioni ambientali estreme, o sviluppare nuovi sistemi di recupero del calore basati sull’osservazione di varie specie acquatiche.                                                                                                      

Inoltre, lo studio potrebbe ispirare la realizzazione di nuovi dispositivi o elementi da costruzione. Come la progettazione di materiali organici che migliorino la rimozione di inquinanti negli spazi interni, l’uso di materiali che diffrangano la luce su facciate e tetti oppure ancora prodotti che riducano il raggio di reazione di rilevatori di corrente e sensori.

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“Questa esperienza – scrivono i ricercatori – ha confermato la teoria secondo cui una comprensione precisa dei sistemi biologici può essere utile per progettazioni edilizie dettagliate”. Gli stessi autori anni prima, infatti, avevano già dimostrato con uno studio come la regolazione termica negli animali fosse equivalente al controllo della temperatura negli edifici. In questo caso, invece, la necessità è stata quella di trovare soluzioni pratiche alternative per affrontare problemi di efficienza dei sistemi di riscaldamento, ventilazione e raffrescamento. Sistemi che, a conti fatti, sono responsabili del consumo più consistente di energia. 

Le misure di efficienza energetica sono sempre più riconosciute come un mezzo per conseguire un approvvigionamento energetico sostenibile, ridurre le emissioni di gas a effetto serra, migliorare la sicurezza e ridurre i costi delle importazioni. Migliorare le prestazioni energetiche degli edifici è quindi in linea con gli obiettivi di sviluppo sostenibile nonché, in parte, anche un obbligo normativo. In Italia, il settore è regolamentato dal Decreto Legislativo del 10 giugno 2020 recante “Attuazione della direttiva (UE) 2018/844 sulla prestazione energetica nell’edilizia e la direttiva 2012/27/UE sull’efficienza energetica”. È infatti nell’ambito del pacchetto “Energia pulita per tutti gli europei” che è stato fissato, nel 2018, un nuovo obiettivo per ridurre il consumo di energia: almeno il 32,5% in meno entro il 2030. 

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