Pellicole riflettenti e consumi energetici

Possono le piccole riflettenti ridurre i consumi energetici di un edificio? Per rispondere a questa domanda Alberto Ermoni, Ingegnere e docente dell’Infrared Training Center, ha condotto un’analisi (anche termografica) per valutare la reale efficacia delle pellicole riflettenti. 

La progettazione di grandi edifici commerciali.

Nel corso degli ultimi decenni, la gestione dell‘irraggiamento solare durante il periodo estivo è diventata molto più elaborata. Tale situazione nasce dall‘esigenza di realizzare edifici commerciali imponenti, con facciate in materiali trasparenti come il vetro. Tutto ciò con l‘obiettivo di utilizzare più luce naturale e meno artificiale, generando una problematica difficile da risolvere.

Nelle prime fasi costruttive, la progettazione veniva concepita senza considerare più di tanto la luce e i raggi solari che trasparivano dalle superfici in vetro.

Gli utilizzatori assunsero la piena coscienza di una situazione poco confortevole durante l‘estate solo quando vivevano l‘edificio. Le superfici vetrate non riuscivano a ridurre al minimo l‘energia diffusa dal sole. Ciò provocava un notevole incremento delle temperature negli ambienti lavorativi, già messi in crisi dall‘uso di apparecchi riscaldanti quali pc, stampanti, monitor e diversi altri dispositivi.

La stessa situazione si verificò per ciò che riguardava la luce solare diretta, che si faceva sentire durante tutto l‘anno. L‘inconveniente nasceva da uno scarso studio dell‘esposizione dell‘ufficio, con una visualizzazione scarsa di monitor e terminali vari. 

Di conseguenza, si erano costretti ad inserire macchine di raffrescamento dalla potenza elevata, al fine di ridurre al minimo gli effetti negativi derivanti dal calore che traspariva dalle superfici in vetro. Tali accorgimenti coincidevano con più consumi elettrici, uniti a prestazioni complessive meno soddisfacenti. 

 

Pellicole riflettenti per ridurre i consumi energetici

 

Strategia per ridurre i consumi energetici: le pellicole riflettenti

 

Alla luce degli errori progettuali di cui sopra e del dis-confort generato da quest’ultimi, è sorta così l‘esigenza di abbattere le spese relative alla climatizzazione. Questa voce è data in continuo aumento e va ridotta la sua incidenza, specie se si considera l‘incremento del prezzo dell‘energia.

Per risolvere il problema relativo all‘irraggiamento, si è scelto di modificare la capacità di assorbimento dell‘energia termica derivante dalle superfici vetrate. 

Quindi, sono stati adottati nuovi sistemi a pellicole riflettenti, con la capacità di assorbire più del 50% dell‘energia termica diffusa dalla radiazione solare. Con tali prerogative, diventa così possibile ridurre al minimo il volume d‘energia irraggiato mediante i serramenti nei locali dei settori commerciale e residenziale. 

 Ma come agisce una pellicola solare? E come possiamo verificare la sua efficacia?

Vediamo i vantaggi derivanti dall‘applicazione di sistemi schermanti come le pellicole riflettenti, specie sotto l‘aspetto economico. Infatti un elemento del genere porterebbe a minori consumi e, quindi, a spese meno onerose.  

 

Pellicole riflettenti per schermatura solare

 

Partiamo dal fatto che per controllare la radiazione che serve per muovere il calore, quest‘ultima va osservata nella lunghezza d‘onda della banda dell‘infrarosso.  

Pertanto, vanno adoperate le termocamere, che consentono di osservare la radiazione termica per poi convertirla in una pura immagine bidimensionale.

Spettro elettromagnetico

Spettro elettromagnetico: L’insieme di tutte le lunghezze d’onda

 

La legge di Stefan-Boltzmann e lo scambio termico per irraggiamento

Lo scambio termico per irraggiamento viene governato dalla legge fisica di Stefan-Boltzmann. Tale regola decreta che la potenza radiante P (W/mq) di un qualsiasi corpo ad una temperatura T>OK sia determinata dalla seguente formula: P = ɛ σ T⁴, dove ɛ  coincide con l‘emissività del corpo reale, σ con la costante di Stefan-Boltzmann e alla temperatura in gradi Kelvin.

Con questa formula, si nota che la potenza emessa da un corpo dipende dalla sua temperatura e dall‘indice di emissività. Quest‘ultima corrisponde alla capacità di un corpo di emettere un volume d‘energia tramite irraggiamento.

Il suo valore è compreso fra 0 e 1. 

Se il suo valore è più vicino a 0, il materiale riflette la radiazione scaturente dall‘ambiente circostante. Se invece ha un valore prossimo a 1, il materiale emette a sua volta la propria energia allo stesso ambiente.

Tenendo d‘occhio il materiale utilizzato per realizzare i serramenti, ossia il vetro, si nota che lo spettro del visibile esso appare trasparente, mentre in quell‘infrarosso è opaco e dall‘emissività superficiale inferiore a 0,85. Si tratta, dunque, di un materiale in grado di emettere calore in buona quantità.

Emissività infissi - vetro

In base al principio di conservazione dell‘energia, se un oggetto emette calore al meglio, riesce anche ad assorbirlo senza particolari difficoltà. La capacità di assorbimento va quindi di pari passo con l‘emissività. 

Ecco i motivi per i quali vengono utilizzate le pellicole riflettenti: 

Avendo un basso valore di emissività sono in grado di ridurre i valori di T delle vetrocamere sottoposte alla radiazione solare, grazie ad una notevole riduzione dell‘assorbimento.

La prova termografica come verifica

 

Nei seguenti termogrammi, è possibile visualizzare immagini relative ad un complesso commerciale durante l‘installazione di pellicole riflettenti su vetrocamere di genere 4/12/4.

Qui sono stati effettuati scatti termografici sia all‘esterno sia all‘interno dell‘edificio, con la chance di dimostrare la diminuzione delle temperature durante il periodo estivo.

 

termografia vetro basso emissivo

Dai termogrammi, è possibile dimostrare che l‘area nella quale è situata la pellicola (ossia la fascia color viola, quella più fredda) ha una temperatura superficiale molto bassa, con un ΔT sempre al di sopra dei 7°.

 

Termografia all'interno del serramento

Dal minore assorbimento della radiazione solare ne consegue una diminuzione delle temperature superficiali sulla parte interna del serramento. (Rettangolo rosso: vetrocamera con pellicola) 

 

Ancora una volta la termografia si è rivelata un’eccezionale tecnica di collaudo e verifica degli interventi di miglioramento del confort.

Infatti solo tenendo d‘occhio tutti gli elementi menzionati, si è potuto accertare che gli obiettivi sono stati raggiunti ed il miglioramento del comfort climatico, unito ad una diminuzione dell‘irraggiamento proveniente dai serramenti, comporterà una notevole riduzione dei consumi energetici e dei costi di raffrescamento.

 

Approfondimenti

Non conosci tutte le applicazioni della termografia edile? Non preoccuparti, con questo articolo vediamo le applicazioni più comuni della termografia ad infrarossi, applicata al settore edile:  

=>> La termografia edile – Video + articolo  

Vuoi approfondire le potenzialità del termografia per la verifica energetica degli edifici? Leggi questo caso studio corredato da una video-guida: 

=>> La termografia e difetti di isolamento 

 

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Al prossimo articolo!

Dario Crisafulli
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