Per ridurre sia il consumo di energia sia le emissioni inquinanti, è fondamentale raggiungere ottimi livelli di efficienza energetica anche negli edifici.
Negli ultimi decenni, nel settore residenziale, le superfici vetrate hanno assunto un ruolo fondamentale per il design interno ed esterno degli edifici.
Fondamentali per illuminare i locali interni con luce naturale e consentire un notevole risparmio di energia elettrica per l’illuminazione durante le ore diurne, le superfici vetrate permettono di migliorare le linee degli edifici, a scapito dell’efficienza energetica.
Le pareti in vetro dei grattacieli o le ampie finestre degli edifici residenziali, creando ponti termici tra gli ambienti interni e l’esterno, determinano spesso ampie zone con dispendio energetico.
Negli USA, da team di ricercatori della North Carolina State University, è stato sviluppato un nuovo modello di smart window con vetri cromogenici, in grado di regolare la qualità e la quantità di luce esterna che illumina i locali interni degli edifici.
Filtrando la radiazione ultravioletta della luce naturale, cambiando le proprie caratteristiche ottiche, i vetri cromogenici riducono la quantità di calore all’interno degli edifici, proveniente dalla luce esterna.
In grado di garantire ottimi livelli d’illuminazione naturale, per non penalizzare il confort degli ambienti interni, gli innovativi vetri cromogenici permettono di ridurre sia la temperatura interna, sia l’energia elettrica necessaria per il condizionamento degli edifici.
Uso razionale dell’energia e illuminazione naturale:
L’illuminazione naturale, ottenuta con ampie superfici vetrate, è fondamentale per migliorare il confort degli ambienti interni.
Caratterizzate da uno spessore notevolmente ridotto, rispetto alle pareti in muratura, le superfici vetrate creano, tra l’ambiente interno e l’esterno, ponti termici che penalizzano l’efficienza energetica degli edifici.
La grande quantità di luce naturale che illumina i locali interni, attraverso le superfici vetrate, in particolar modo durante la stagione estiva, contribuisce all’aumento sia della temperatura interna sia dell’energia elettrica necessaria per la climatizzazione.
Attraverso un nuovo modello di smart window realizzato con vetri cromogenici, sviluppati dalla North Carolina State University, è possibile rendere le superfici vetrate energeticamente efficienti.
Regolando la quantità e la qualità della luce naturale che illumina gli ambienti interni, attraverso la variazione delle caratteristiche ottiche, i vetri cromogenici agiscono come un filtro tra l’esterno e l’interno degli edifici.
Variando la loro trasparenza, quando sottoposti a una differenza di potenziale generata nella cornice della smart window, i vetri cromogenici riducono la temperatura interna degli edifici.
Durante la stagione estiva, essendo in grado di schermare parte della radiazione solare, le smart window, realizzate con i vetri cromogenici, sono in grado di proteggere la vista da un’eccessiva illuminazione naturale.
La variazione delle proprietà ottiche, che determina la quantità e la qualità della luce naturale che illumina gli ambienti interni, può variare sia automaticamente, attraverso la variazione automatica della trasparenza del vetro, sia in base alle esigenze, impostando vari livelli di trasparenza.
I vetri cromogenici, garantendo ottimi livelli d’illuminazione limitando l’aumento della temperatura interna, consentono sia un notevole risparmio di energia elettrica per la climatizzazione dei locali, sia la riduzione delle emissioni inquinanti.
Dagli USA un nuovo modello di smart-window:
Dotate di vetri in grado di variare le proprie caratteristiche ottiche in funzione delle condizioni atmosferiche esterne, per molti anni le smart window sono state in grado di regolare la trasparenza delle superfici vetrate, secondo le condizioni esterne.
Le smart window di vecchia generazione, sfruttando le proprietà termo-cromiche e foto-cromiche, erano in grado di regolare la loro trasparenza rispettivamente in base alla temperatura e alla luce esterna.
Attraverso una differenza di potenziale generata nella cornice delle superfici vetrate, sfruttando le proprietà elettro-cromiche, le smart window potevano variare la loro trasparenza sia in maniera autonoma, sia attraverso un impulso elettrico fornito per adattare la trasparenza del vetro alle esigenze.
I ricercatori della North Carolina State University sono riusciti ad ottenere un nuovo modello di vetro cromogenico, in grado di assumere tre distinte configurazioni ottiche.
Con la completa trasparenza dei vetri, utile durante la stagione invernale oppure nelle giornate con bassa luminosità esterna, le smart window garantiscono una buona illuminazione naturale degli ambienti interni. Consentendo di limitare sia l’aumento della temperatura, sia la quantità di energia elettrica necessaria per la climatizzazione degli ambienti interni.
Attraverso la variazione della trasparenza del vetro, per filtrare la radiazione infrarossa, le smart window garantiscono adeguati livelli di luminosità naturale negli ambienti interni, al variare della luminosità esterna.
Ciò permette, in particolar modo durante i mesi estivi, di avere all’interno livelli ottimali d’illuminazione naturale; attraverso la variazione progressiva della trasparenza del vetro.
La superficie dei vetri cromogenici completamente oscurata, permette di bloccare l’ingresso della luce naturale negli ambienti interni.
Ossido di Tungsteno idrato, la svolta per i vetri cromogenici:
L’ossido di tungsteno è un composto chimico fondamentale per la struttura dei vetri delle tradizionali smart-window.
Conosciuto anche come triossido di tungsteno o anidride tungstica, l’ossido di tungsteno è un composto chimico contenente ossigeno e tungsteno.
Assumendo un colore scuro, quando sottoposto a un potenziale elettrico, il composto chimico, per molti anni, ha assunto un ruolo fondamentale per la produzione dei vetri delle classiche smart-window.
Aggiungendo all’ossido di tungsteno un’adeguata quantità di acqua, I ricercatori della North Carolina State University hanno ottenuto l’ossido di tungsteno idrato.
Il composto, con una struttura molto meno densa dell’ossido di tungsteno, permette di produrre vetri cromogenici con caratteristiche superiori.
La struttura dei nuovi vetri, ottenuta con l’ossido di tungsteno idrato, quando è sottoposta a un potenziale elettrico presenta caratteristiche ottiche superiori.
Ciò consente di ottenere vetri cromogenici, con proprietà ottiche tali da permettere alle smart-window di adattarsi alle esigenze.
Quando il potenziale elettrico, imposto alla superficie del vetro, permette il movimento degli elettroni e degli ioni di litio contenuti nella struttura del vetro, le smart-window assumono uno stato in grado di bloccare la parte infrarossa della luce naturale.
Se il potenziale elettrico, imposto alla superficie del vetro, assume un valore sufficiente a bloccare gli elettroni e gli ioni di litio presenti nella struttura del vetro, le smart-window assumono uno stato completamente scuro per bloccare la luce naturale.
Gianni Truini
