Denominati Pcm, “Phase changing material”, materiali a cambiamento di fase, sono accumulatori di calore intelligenti che sfruttano il fenomeno fisico della transazione di fase per assorbire i flussi energetici termici latenti ed immagazzinare un’elevata quantità di energia, mantenendo costante la propria temperatura, e restituendo il calore all’esterno durante un abbassamento successivo di temperatura. Infatti i Pcm sono capsule solide a temperatura ambiente, nel momento in cui la T supera un certo valore di soglia, esse si sciolgono accumulando calore che viene sottratto all’ambiente; se la T scende, il materiale si solidifica e cede calore. I Phase changing material sono nati nel comparto di ricerca e sviluppo della Nasa, e solo da pochi anni sono applicati all’edilizia per il risparmio energetico. I materiali che contengono i Pcm possono essere diversi: cartongesso, legno, intonaco, plexiglas, e possono essere applicati anche in soluzioni impiantistiche, quali riscaldamento, raffrescamento, collettori solari e scambiatori di calore. Sono materiali termoregolanti che ottimizzano le fluttuazioni giornaliere della temperatura attraverso la riduzione dei picchi di calore interni, consentendo un effettivo risparmio energetico e di climatizzazione dell’ambiente. Le caratteristiche e i requisiti dei Pcm sono costituiti da una temperatura di fusione a 25°, elevato calore di transizione di fase (liquidazione/solidificazione), non tossicità, corrosività e igroscopicità; il composto organico può essere la paraffina, o semplicemente la cera, sottoprodotti della raffinazione del petrolio o Sali idrati (composti inorganici).
I pannelli in Pcm prodotti dall’Azienda BASF Italia Spa contengono microcapsule Micronal che combinano un’elevata inerzia termica e una bassa conduttività, pur avendo uno spessore molto ridotto, di 15 mm, Conducibilità termica, U: 0,18 W/mK. Si tratta sono capsule di cera di dimensioni microscopiche contenute in uno strato di intonaco, che consentono di mantenere temperature gradevoli all’interno degli edifici. Si tratta di accumulatori di calore latente, che viene assorbito durante la fusione della cera stessa, ed è rilasciato quando la cera si solidifica. Queste microcapsule di cera sono protette da un involucro di plastica, in modo da non fuoriuscire dall’intonaco, durante il cambiamento di fase della liquidazione.
Sistema di facciata vetrata con pcm; La facciata pluristrato prodotta da GlassX è costituita da quattro lastre di vetro con tre intercapedini contenenti, pannelli frangisole e gas nobili, gas nobili, pannelli a cambiamento di fase. Questo sistema, oltre a garantire un’illuminazione naturale interna diffusa, è dotata di un’elevata inerzia termica e una bassa trasmittanza termica, con spessore totale pari a 78 mm ed una conducibilità termica, U pari a 0,48 W/mK.
Anche i sistemi molto innovativi a Nanogel sono in grado di assicurare elevati livelli di isolamento uniti a caratteristiche di diffusione luminosa. Essi sono stati introdotti dagli Stati Uniti in Europa agli inizi del 2000, impiegati per realizzazioni di edifici pubblici e sportivi, avendo caratteristiche di diffusione luminosa, senza generare ombre, e senza utilizzo di schermature applicate esternamente.
I pannelli sandwich tipo Kalwall, trattengono il calore e danno un’illuminazione naturale diffusa. Essi hanno struttura portante interna in alluminio a taglio termico o una griglia che traspare dalle superfici esterne, in fibra di vetro rinforzata ed intercapedine completamente riempita con Nanogel, un materiale isolante composto da microgranuli di silicio e pori nanometrici che lo rendono simile ad una spugna composta dal 95% di aria, con una trasmittanza termica di 0,28 W/mqK per uno spessore di 70 mm. Questo valore di trasmittanza è decisamente maggiore a quello di un sistema di vetratura tradizionale, è infatti assimilabile ad una parete opaca ma avendo uno spessore molto più ridotto. Si realizzano utilizzando questa tecnologia grandi superfici permeabili alla luce naturale, capaci di garantire elevati livelli di isolamento e risparmio energetico.
Un esempio di facciata vetrata con nanogel è prodotta da Okagel, costituita da due vetrate bassoemissive con uno spessore di 6 mm e un’intercapedine di circa 60 mm riempita con nanogel. Questo materiale, come tutti gli isolanti traslucenti, è in grado di fornire un’illuminazione diffusa e a largo spettro limitando le dispersioni termiche, ma rispetto agli isolanti finora utilizzati garantisce prestazioni termiche di gran lunga superiori, avendo una trasmittanza termica del vetro pari a 0,3-0,6 W/mqK. Okalux produce vetri isolanti a seconda della funzione specifica e dei materiali usati per la produzione, isolanti diffusori di luce e antiriflesso.