di Paolo Bonato e Valentina Ciolli – Eurac Research
Gli involucri solari integrati stanno ricevendo una crescente attenzione da parte degli operatori del settore edile. Pur essendoci ancora molte barriere a una rapida diffusione di queste soluzioni, un numero sempre crescente di concetti e tecnologie è in fase di sviluppo e diversi prodotti hanno già raggiunto il mercato. In quest’ambito si inserisce l’attività di ricerca promossa all’interno del progetto IEA-SHC Task 56, focalizzato sulla costruzione di sistemi di involucro solare integrati per HVAC (Heating, Ventilation and Air Conditioning) e illuminazione. Il progetto – conclusosi a inizio anno e rappresentato da un consorzio di ben 17 partner europei coordinato da Eurac Research – ha raccolto l’esperienza dell’industria e della ricerca, individuando ostacoli e potenzialità di queste tecnologie di involucro. Il risultato è un documento di sintesi e analisi SWOT che descrive una selezione di prodotti di involucro solare, definendo questa tecnologia come un qualsiasi tipo di soluzione di involucro edilizio che utilizza e/o controlla l’energia solare influenzando la domanda e il consumo di energia termica e/o il comfort dell’edificio.
Norvegia. Esempio di installazione di collettori solari termici in complesso residenziale. Credits: Harald Kicker, Johannes Kepler University Austria
Tra queste vi sono le soluzioni solari termiche e fotovoltaiche integrate nell’edificio, così come le tecnologie di controllo della luce solare ed i sistemi di ombreggiamento. Il report restituisce una panoramica dello stato attuale del mercato e descrive alcuni dei principali trend di sviluppo, rivolgendosi soprattutto a progettisti, architetti e produttori di facciate. L’analisi portata avanti dai ricercatori Eurac Research, oltre ad affrontare l’integrazione negli impianti HVAC dell’edificio e le questioni socioeconomiche, include temi come comfort e integrazione estetica e architettonica.
Pro e contro
Partendo da una rassegna dei sistemi di involucro solare presenti sul mercato, è stato possibile individuare un filo comune in termini di barriere e opportunità così come sono percepite dai produttori del settore.
NORMATIVE EDILIZIE E RIFERIMENTI
Un primo elemento di criticità è stato individuato nelle norme edilizie e nell’integrazione negli edifici. Le tecnologie solari integrate devono infatti essere conformi a norme e standard edilizi che nella maggior parte dei casi sono stati sviluppati per elementi di involucro convenzionali. La mancanza di metodi di prova e riferimenti adeguati nonché le lacune normative creano una zona grigia che ostacola la diffusione di prodotti integrati innovativi. Tuttavia, gli sforzi della comunità scientifica e l’azione di lobby delle industrie possono guidare il processo di standardizzazione e lo sviluppo di nuove norme, come è stato dimostrato per le soluzioni fotovoltaiche integrate (BIPV).
PROCESSI, RUOLI E FLUSSI DI INFORMAZIONE
Un altro ostacolo è rappresentato dalla natura conservativa del mercato delle costruzioni, rispetto ad altri settori. Mentre i sistemi di ombreggiamento sono oggi piuttosto diffusi negli edifici terziari di nuova costruzione, il fotovoltaico integrato e i prodotti solari termici sono ancora un mercato di nicchia. A questo proposito, il supporto da parte dei decisori politici nel mettere a disposizione edifici pubblici come casi studio per tecnologie solari innovative potrebbe svolgere un ruolo importante nel promuovere l’adozione di soluzioni di involucro solare anche nel settore privato.
Per ottenere un’integrazione ottimale dei componenti solari nell’edificio sarebbe inoltre necessario ripensare tutti i processi di progettazione degli edifici e i ruoli delle figure coinvolte, dal costruttore di facciate, all’installatore di impianti HVAC fino al designer di interni. Ruoli, informazioni e flussi di materiale, responsabilità di fronte al cliente, garanzie e manutenzione diventano quindi questioni rilevanti e sfaccettate che devono essere chiarite e pianificate in anticipo. Sebbene ciò possa sembrare un onere aggiuntivo per le aziende coinvolte nel processo di costruzione, si possono generare nuove opportunità basate su modelli di business innovativi e partnership tra le aziende.
Sistema BIPV “Lumiduct”, vista interna della facciata
Opportunità di sviluppo del settore
Il lavoro di analisi portato avanti nell’ambito dell’IEA SHC Task56 ha permesso di individuare alcune tendenze e opportunità di sviluppo delle tecnologie di involucro solare, grazie soprattutto a una capillare revisione dei prodotti attualmente in fase di studio nei laboratori che potranno raggiungere il mercato nei prossimi anni.
NUOVI MATERIALI E APPLICAZIONI
La disponibilità di nuovi materiali sul mercato è motore per lo sviluppo di prodotti innovativi, in questo settore come in altri. È il caso, ad esempio, dei polimeri ad alta efficienza utilizzati come assorbitori in collettori solari termici integrati o dello sviluppo delle finestre BIPV luminescenti. Il progresso nella tecnologia delle facciate solari, tuttavia, non si limita al solo utilizzo di materiali innovativi, ma beneficia anche dei progressi nei processi di produzione e assemblamento di materiali esistenti. Ciò può portare allo sviluppo di nuovi concetti, a un progressivo miglioramento delle tecnologie esistenti o anche a nuove applicazioni di vecchi concetti. Ad oggi, le tecnologie a involucro solare sono utilizzate per una vasta gamma di scopi, dalla gestione della luce diurna, alla produzione di energia elettrica o termica, e trovano applicazione nei settori residenziale, uffici, industrie e negozi al dettaglio.
ADATTABILITÀ E MULTIFUNZIONALITÀ
Molte soluzioni di involucro solare possono adattare il loro comportamento o le loro caratteristiche alle condizioni climatiche locali per meglio soddisfare uno o più obiettivi. Il processo di adattamento può avvenire in tempi molto diversi, da processi stagionali a processi istantanei, come nel caso dei vetri elettrocromici utilizzati nelle superfici trasparenti per schermare la luce solare. In questo modo, gli elementi di involucro solare svolgono un ruolo di mediazione fra ambiente interno ed esterno, promuovendo il risparmio energetico e un miglioramento della qualità degli ambienti.
Collettore solare termico, dettaglio. Credits: Inaventa Solar
Un’altra tendenza prevalente nella tecnologia delle facciate è la multifunzionalità, dove l’elemento di involucro è progettato per essere più di una barriera dalle intemperie esterne e viene investito di funzioni aggiuntive. La maggior parte dei concetti di involucro solare analizzati dai ricercatori del Task 56 integrano di design la generazione di fonti energetiche rinnovabili, il controllo avanzato della luce diurna o sistemi di protezione solare. Alcune soluzioni, tuttavia, spingono questo limite ancora più in là sostituendo (almeno parzialmente) alcuni dei servizi centrali dell’edificio, come l’impianto di illuminazione artificiale o intere parti del sistema HVAC.
PREFABBRICAZIONE
La pratica di assemblare fuori opera gli elementi costitutivi dell’elemento di involucro è una delle caratteristiche più comuni fra le tecnologie di involucro solare analizzate. Rispetto ai metodi di costruzione tradizionali, la prefabbricazione offre molti vantaggi, come la riduzione dei tempi di costruzione o ristrutturazione, la riduzione dei costi e una migliore qualità del prodotto. Questi aspetti risultano essere particolarmente rilevanti per le soluzioni di involucro solare, poiché l’installazione in cantiere dei componenti solari nella struttura dell’involucro richiederebbe la collaborazione di più professionisti (ad esempio, installatori di facciate, idraulici o elettricisti) che di solito intervengono in diverse fasi del processo di costruzione. Grazie alla prefabbricazione, il montaggio può essere invece effettuato da tecnici specializzati in condizioni industriali controllate.
INTEGRAZIONE ARCHITETTONICA
L’integrazione architettonica è fondamentale per l’accettazione delle soluzioni di involucro solare nel settore dell’edilizia; un prodotto esteticamente carente o non abbastanza flessibile dal punto di vista progettuale difficilmente verrà preso in considerazione. Per attirare l’attenzione di architetti e progettisti edili, molti produttori di involucri solari hanno investito nella commercializzazione di prodotti in una gamma di colori, opzioni di installazione e dimensioni (o anche texture, livelli di trasparenza e materiali) che consentono sia integrazioni senza soluzione di continuità sia installazioni di grande effetto. In questo senso, il fotovoltaico integrato è un buon esempio di come il settore si sia evoluto per soddisfare la domanda di architetti e progettisti edili per soluzioni architettoniche integrate.
Conclusioni
C’è molto da aspettarsi nei prossimi anni con il lancio sul mercato di prodotti innovativi e il progressivo inserimento delle soluzioni di involucro solare nella pratica di costruzione di edifici. Nel complesso, poiché il settore delle costruzioni si sta sviluppando in direzione di una maggiore industrializzazione, è probabile che i sistemi di involucro solare integrati conquisteranno quote di mercato via via più rilevanti grazie anche a joint venture tra aziende innovative e a nuovi modelli di business orientati a coprire più parti del processo di costruzione attraverso un unico prodotto fornito e realizzato da un’unica azienda.
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Questo articolo è apparso originariamente, in forma estesa, su Casa&Clima 86. Clicca qui per leggere l’articolo completo, e abbonati alla rivista per non perderti neanche un numero.
