Nuove soluzioni costruttive – I sistemi solari d’involucro

Moduli fotovoltaici per la produzione di energia elettrica e impianti solari termici per la produzione di calore in un unico prodotto. Eurac Research racconta la sua esperienza nell’ambito del progetto di ricerca dell’Agenzia Internazionale per l’Energia sui sistemi d’involucro solari integrati.

a cura di Matteo D’Antoni

Sistema fotovoltaico a concentrazione integrato nel sistema di schermatura ad inseguimento. Copyright: Okalux

I sistemi solari d’involucro

L’utilizzo della risorsa solare negli edifici energeticamente efficienti rappresenta un fattore chiave sia per la riduzione del fabbisogno termico e di illuminazione, sia per rispondere alle ulteriori richieste energetiche utilizzando mezzi tecnologici che sfruttano ampiamente fonti rinnovabili. Tutto questo richiede ad ogni modo un’accurata progettazione delle singole tecnologie e della loro integrazione in architettura.

I sistemi solari d’involucro offrono nuove opportunità – e anche nuove sfide – derivanti dallo sfruttamento dell’energia solare tramite le nuove tecnologie di facciate multifunzionali.

Non è però semplice fornire una definizione unica ed esaustiva di che cosa sia un sistema solare d’involucro. L’espressione stessa “sistema d’involucro” evidenzia prima di tutto la forte sinergia che si crea tra le diverse tecnologie coinvolte: si pensi, ad esempio, alla facciata esterna di un edificio e i collettori solari ivi disposti. A seguito dell’integrazione il collettore solare termico può ridurre le perdite di calore sulla superficie di contatto non esposta, così come la facciata può godere di minori dispersioni grazie alle temperature più favorevoli raggiunte all’interno dell’elemento solare. È importante però comprendere fino a che punto questa sinergia sia positiva e quando/se invece diventi un problema (ad esempio quando c’è grande disponibilità di radiazione solare in facciata). Il termine “solare” poi identifica tutte quelle tecnologie o soluzioni costruttive che sono in grado di sfruttare la radiazione del sole per ridurre i consumi energetici di un edificio, sia a livello di fabbisogno energetico che di consumo di energia finale d’impianto.

Più che distinguere i sistemi solari d’involucro in base alla tecnologia o ai requisiti prestazionali che assolvono, è utile concentrare l’attenzione sulle conseguenze energetiche a livello di edificio. Pertanto si definiscono sistemi solari d’involucro quei sistemi che sfruttando la radiazione solare:

• forniscono calore o energia elettrica a sistemi di riscaldamento, raffrescamento e ventilazione;
• contribuiscono a ridurre i fabbisogni di riscaldamento, raffrescamento e illuminazione.

Figura 1. Modulo costruttivo di facciata con integrazione di collettore solare termico e sistema finestrato. Copyright: Aventa Solar.

Il progetto IEA SHC Task 56 “Building Integrated Solar Envelope Systems for HVAC and Lighting”

L’Agenzia Internazionale per l’Energia (IEA) promuove, all’interno del programma Solar Heating and Cooling (SHC), la collaborazione a livello internazionale tra mondo della ricerca e dell’industria, con l’obiettivo di accelerare lo sviluppo tecnologico e la diffusione di buone pratiche per contribuire alla de-carbonizzazione nel settore delle costruzioni. La ricerca in questo settore fa passi importanti e per sostenerla al meglio, l’IEA ha affidato all’Istituto per le Energie Rinnovabili di Eurac Research il compito di coordinare un gruppo di lavoro formato da centri di ricerca e industrie. Il progetto, denominato IEA-SHC Task 56 “Building Integrated Solar Envelope Systems for HVAC and Lighting”, ha come obiettivo l’analisi dei sistemi solari d’involucro di edifici residenziali e terziari mediante azioni concrete, tra le quali lo studio dello stato dell’arte, simulazioni numeriche, test di laboratorio e monitoraggi sul campo. Il progetto è organizzato in tre pacchetti di lavoro a cui partecipano in maniera volontaria esperti di livello internazionale.

La cooperazione con le aziende

Come integrare al meglio le facciate solari negli edifici è materia di indagine dei ricercatori dell’Istituto per le Energie Rinnovabili di Eurac Research nell’ambito di diversi progetti internazionali, tra cui il IEA-SHC Task 56. Insieme a partner del mondo della ricerca e dell’industria studiano tecnologie che utilizzano l’energia solare per fornire calore ed elettricità agli edifici, e sistemi che ottimizzano l’illuminazione e il comfort visivo degli ambienti attraverso la luce naturale.

Il lavoro sinergico dei partner del progetto Task 56 è volto a fornire all’industria e ai consulenti il supporto necessario per accedere al mercato e per utilizzare al meglio i sistemi solari di involucro multifunzionali. Per questo motivo l’interazione con le aziende è della massima importanza.

Oltre alla cooperazione tra i partner nell’ambito delle attività del Task, vengono costantemente organizzati workshop con le industrie di settore in concomitanza con le riunioni tecniche di progetto. Qui le aziende hanno l’opportunità di presentare le loro tecnologie e i loro progetti per discutere gli ostacoli e le opportunità sperimentate nello sviluppo di sistemi solari di involucro.

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