Ispirandosi alla capacità mimetica dei calamari, un gruppo di ricercatori dell'Università di Toronto ha sviluppato un sistema che ottimizza la lunghezza d'onda, l'intensità e la dispersione della luce trasmessa attraverso le finestre
Controllare la radiazione luminosa per aumentare il risparmio energetico
(Rinnovabili.it) – Si stima che a livello globale gli edifici consumino circa il 32% dell’approvvigionamento energetico mondiale, un’impronta che dovrebbe raddoppiare entro la metà del secolo. A pesare è soprattutto il controllo del clima interno. Riscaldamento e raffrescamento rappresentano le attività più energivore a livello residenziale. Ecco perché da tempo c’è chi cerca di aumentare il risparmio energetico in edilizia realizzando sistemi responsivi capaci di controllare la quantità di calore e luce in entrata.
Una parte di questo filone di ricerca ha chiesto aiuto direttamente a Madre Natura. É il caso di un gruppo di ingegneri dell’Università di Toronto in Canada. Il team si è ispirato alla capacità dei calamari di cambiare colore per creare una nuova interfaccia adattiva per vetrate e finestre. Il sistema non solo gestisce la luce che entra nelle stanze ma è anche in grado di discriminare tra diverse lunghezze d’onda e controllare come la luce sia distribuita nello spazio.
“Gli edifici utilizzano molta energia per riscaldare, raffreddare e illuminare gli spazi al loro interno”, afferma Raphael Kay, primo autore dell’articolo pubblicato sulla rivista PNAS (testo in inglese). “Se riusciamo a controllare strategicamente la quantità, il tipo e la direzione dell’energia solare che entra nelle nostre case, possiamo ridurre enormemente la quantità di lavoro che chiediamo a riscaldatori, condizionatori e luci”.
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Una finestra calamaro per gli edifici di domani
Il lavoro degli scienziati si è ispirato alla pelle multistrato dei calamari. Questi molluschi possiedono nel derma strati impilati di celle pigmentate altamente specializzate, dai cromatofori, che controllano l’assorbimento della luce, agli iridofori, che influenzano la riflessione e l’iridescenza. Questi elementi lavorano insieme per generare comportamenti ottici unici e permettere ai calamari di comunicare tra loro o mimetizzarsi in caso di pericolo.
Il sistema creato dall’Università canadese ricrea, in un certo qual senso, questa complessità. Nel dettaglio si avvale di fogli di plastica attraversati da una serie di canali. In questi ultimi vengono fatti scorrere fluidi contenenti pigmenti, particelle o altre molecole capaci di “interagire” con la luce. I fogli sono combinati in una pila multistrato, dove ogni strato è responsabile di un diverso tipo di funzione ottica: controllo dell’intensità, filtraggio della lunghezza d’onda o regolazione della diffusione della luce trasmessa all’interno. Utilizzando piccole pompe a controllo digitale per aggiungere o rimuovere fluidi da ogni livello, il sistema può ottimizzare la trasmissione luminosa.
I primi risultati sono più che soddisfacenti come spiega lo stesso Kay. “Con un solo strato dedicato alla modulazione del vicino infrarosso, quindi non toccando nemmeno la parte visibile dello spettro, possiamo ottenere un risparmio energetico annuo di circa il 25% sull’energia per il riscaldamento, il raffreddamento e l’illuminazione. Con due livelli – infrarossi e visibile – potremmo arrivare al 50%. Si tratta di risparmi davvero significativi”.
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