ITRM20130669A1

ITRM20130669A1 - Parete per involucro edilizio

Info

Publication number: ITRM20130669A1
Application number: IT000669A
Authority: IT
Inventors: Massimo Coppi; Giulio Vannucci
Original assignee: Univ Roma
Priority date: 2013-12-04
Filing date: 2013-12-04
Publication date: 2015-06-05

Description

PARETE PER INVOLUCRO EDILIZIO

DESCRIZIONE

Campo dell’invenzione

La presente invenzione si riferisce ad una struttura di parete per la realizzazione di involucri edilizi, in particolare ad una parete ventilata e ad un processo di controllo dello scambio termico in corrispondenza della parete, tra ambiente interno ed ambiente esterno.

L’invenzione si inquadra nell’ambito delle tecnologie volte al contenimento dei consumi energetici inerenti gli involucri edilizi. Nel campo dell’edilizia, il contenimento dei consumi energetici riguarda principalmente le caratteristiche termo-fisiche delle pareti esterne le quali debbono assicurare un alto isolamento termico sia nel periodo estivo sia in quello invernale. Tali prestazioni si ottengono con pareti aventi basse trasmittanze nel periodo invernale e che, nel periodo estivo, sono in grado di assicurare un elevato valore del fattore di decremento (smorzamento) e naturalmente garantire un adeguato sfasamento.

Attualmente la normativa in materia stabilisce specifici valori delle suddette caratteristiche in funzione della classe energetica considerata e i dettami di legge vengono assicurati generalmente con interventi passivi, impiegando vari materiali disposti in opportune stratigrafie. Va peraltro tenuto conto che, l’orientamento del legislatore è volto verso edifici di elevatissimi standard energetici (Direttiva CE 2002/91 Energy Performance of Buildig EPBD) nella prospettiva di realizzare edifici a consumo energetico zero. In tale ambito si colloca la presente invenzione.

L’oggetto della presente invenzione trova applicazione nel settore dell’edilizia privata e pubblica, sia di nuova costruzione che in casi di importanti ristrutturazioni.

Stato dell’arte

Il materiale a cambiamento di fase (PCM) è una sostanza con un elevato calore di fusione che, fondendosi e solidificandosi ad una determinata temperatura, è capace di immagazzinare e di liberare grandi quantità di energia. Il calore è assorbito o liberato quando il materiale cambia dallo stato solido a quello liquido e viceversa; quindi, i PCM sono classificati attraverso il calore latente per mezzo di unità di immagazzinamento (LHS).

Questi materiali trovano applicazione teorica in svariati settori: dall’arredamento, nella realizzazione di materassi, cuscini e coperte, al vestiario, fino all'edilizia, dove, grazie alla loro proprietà di incamerare, conservare e poi rilasciare uniformemente il calore, possono essere, sempre sotto il profilo teorico, utilizzati per la coibentazione ambientale.

Il primo uso dei materiali a cambiamento di fase è avvenuto a bordo dei treni britannici, all’interno dei quali sono stati introdotti, per impedire ai vagoni di diventare troppo freddi. La prima applicazione dei PCM, descritti in letteratura, è stato il loro uso per il riscaldamento ed il raffreddamento all’interno delle costruzioni. Nel 1978 Telkes e collaboratori pubblicarono l’idea di utilizzare i PCM all’interno di un muro (meglio noto come “Trombe wall”). Nel 1980 Bordeau testò un collettore solare passivo che conteneva CaCl2•6H2O, egli trovò che un muro di PCM di 8,1 cm mostrava un accumulo termico migliore di un classico muro spesso 40 cm. Un interessante possibilità in applicazioni edili è l’impregnazione di materiale da costruzione poroso, come ad esempio i pannelli di cartongesso, con PCM in modo tale da incrementare la massa termica.

L’idea di utilizzare i PCM per immagazzinare il freddo è stata scoperta per applicazioni inerenti ai condizionamenti dell’aria, dove il freddo, raccolto e immagazzinato dall’ambiente esterno durante la notte, viene rilasciato nell’ambiente interno durante le ore più calde del giorno. Il concetto è meglio noto con il nome di “free-cool”.

Nel campo dell’immagazzinamento dell’energia solare, Cassedy sostiene che i PCM attualmente non offrono un sostanziale risparmio economico per quanto concerne l’accumulo termico, poiché avviene a temperature insufficienti. Inoltre questi sistemi costano circa due volte in più dei sistemi d’acqua calda tradizionali. Egli, tuttavia, precisa i vantaggi connessi con materiali quali le paraffine, come la stabilità chimica e la bassa corrosione del prodotto.

Mehling e collaboratori hanno studiato la possibilità di includere un modulo di PCM nella parte superiore di un serbatoio di acqua. I loro risultati hanno rivelato un aumento nella quantità di energia memorizzata e di prestazioni migliori del serbatoio.

Altri usi dei PCM nel campo edile comprendono la refrigerazione termoelettrica. Ad esempio sono stati integrati i PCM all’interno di diodi termici per migliorare lo smorzamento del calore.

Con lo scopo di mantenere l’accumulo solare delle costruzioni, è stata studiata la possibilità di usare una finestra con uno strato di PCM all’interno. Questa finestra è composta da due lastre di vetro con un divario fra le due lastre e un’apertura per l’aria negli angoli; l’intercapedine può essere riempita con i PCM; in questo modo durante i periodi di freddo è possibile prevenire il repentino abbassamento delle temperature interne. Sono stati studiati anche dei nuovi sistemi di PCM inseriti in modo tale da garantire un continuo riscaldamento intorno all’area della finestra. Un'altra applicazione dei PCM è rappresentata dall'utilizzo della radiazione solare. Quest'ultima può influenzare un ambiente nel quale sia presente un sistema di condizionamento dell’aria, aumentandone la temperatura. In alcuni sistemi di climatizzazione è però previsto l'uso di particolari sostanze, come ammoniaca/acqua e si sfruttano le caratteristiche proprietà di accumulare calore latente, proprie delle paraffine, dando luogo al principio delle macchine ad assorbimento. Il sistema di climatizzazione solare che utilizza il principio dell’assorbimento, infatti consente di sfruttare la radiazione solare per dar luogo al raffreddamento.

Un concetto simile, ma opposto, è stato utilizzato per produrre calore: un sistema costituito da PCM e TES è collegato ad una pompa di calore e ad un sistema di distribuzione del calore; in questo modo si è costatata una più efficace gestione dei costi annui.

Altre applicazioni che prevedono l’utilizzo di PCM riguardano il loro inserimento per l’ideazione di fornelli da cucina alimentati ad energia solare, il che aumenta la loro capacità di utilizzo.

L’uso di PCM è stato applicato in campo automobilistico per aumentare il comfort termico dei veicoli. Una delle compagnie che ne hanno fatto uso è la BMW.

Sono stati inseriti anche in apparati atti ad asciugare le vernici, in modo da recuperare parte del calore utilizzato.

Attuali fronti avanzati di ricerca mostrano come all’isolamento dell’involucro esterno possa essere affiancata l’inerzia termica artificiale, programmabile sulla temperatura desiderata, grazie al posizionamento nel nucleo interno, o nelle frontiere trasparenti, di strati di PCM.

Quantità e qualità del materiale da applicare rappresenta dunque uno dei punti che ancora oggi ostacolano la diffusione edile, in larga scala, di questi materiali, che vengono invece usati in altre sfere industriali.

Quindi i PCM si propongono per gli anni futuri, in cui il problema energetico crescerà, come interessante compendio inerziale a edifici leggeri e isolati, o nel recupero di edifici esistenti, scarsamente dotati di massa.

La recente ricerca europea C-TIDE, guidata dai professori De Grassi, Zambelli e Sjöström per le Università Politecnica delle Marche, Politecnico di Milano e University of Gävle (Svezia) ha supportato 3 piccole e medie imprese europee col fine di applicare i PCM in edilizia e progettare nuovi prodotti integrati a questi materiali, ma non vi sono stati ancora risultati degni di nota.

Nel nostro paese, ma sempre di più in tutta l’Europa centro-meridionale, la risposta al problema energetico, inerzia o isolamento, sta "aristotelicamente" nel mezzo alle due strategie.

Ciò significa evitare qualsiasi “over design” in funzione di un corretto bilancio tra inerzia-ponderalità e isolamento-stratificazione, e immaginare un comportamento dinamico e attivo dell’edificio anziché passivo secondo le prescrizioni del protocollo di Darmstadt quindi energeticamente iper-conservativo, oppure passivo nell’accezione di obsoleto e dispersivo (come ancora è la maggioranza in Italia). Il problema più grande che si rileva nell'uso dei PCM legato al settore dell'edilizia, riguarda la circostanza che li vede impiegati in senso "statico" nelle chiusure opache di confine. Nello specifico se pensiamo alla scelta di un materiale a cambiamento di fase, da inserire in una parete perimetrale di un edificio, questa è assolutamente correlata e non può prescindere dalle condizioni di esercizio e di lavoro, alle quali lo stesso materiale si troverebbe ad operare. Per tali ragioni, ogni materiale selezionato potrà lavorare bene, producendo un guadagno, solo in una precisa stagione dell'anno (estate o inverno, per esempio), comportandosi, nella migliore delle ipotesi, come un materiale "inerte" nella restante parte dell'anno. In conclusione, l'uso dei materiali a cambiamento di fase nell'edilizia rimane molto limitato per effetto di queste semplici considerazioni, che rendono, di fatto, assolutamente non giustificato il loro impiego sotto il profilo tecnico, economico ed energetico. Infatti il maggior costo nella realizzazione di un sistema parete che preveda l'uso di PCM, non viene in alcun modo assorbito dal guadagno energetico ed economico che esso potrebbe offrire.

Scopo della presente invenzione è dunque quello di superare le problematiche sopra esposte e ciò è ottenuto attraverso una struttura di parete come definita nella rivendicazione 1.

Ulteriore oggetto della presente invenzione è un procedimento di controllo secondo quanto definito nella rivendicazione 16.

La presente invenzione, superando i problemi della tecnica nota, comporta numerosi ed evidenti vantaggi.

In particolare, benché per come descritta trovi la sua massima applicazione nei paesi della fascia temperata, la particolare stratificazione della struttura di parete secondo la presente invenzione, fornisce la massima resa in ogni periodo dell’anno (estate/inverno), rendendo così l’invenzione particolarmente utile ed efficace anche in paesi dal clima particolarmente freddo e/o particolarmente caldo.

La parete, grazie al comportamento fisico dei vari componenti e all’utilizzo di un sistema impiantistico integrato, fornisce un comportamento energetico ottimale sia nel periodo invernale sia nel periodo estivo, sfruttando al massimo la condizioni climatiche ambientali, con conseguente miglioramento del bilancio energetico e del comfort ambientale interno all’edificio.

Ulteriori vantaggi, assieme alle caratteristiche ed alle modalità di impiego della presente invenzione, risulteranno evidenti dalla seguente descrizione dettagliata di sue forme di realizzazione preferite, presentate a scopo esemplificativo e non limitativo.

Verrà fatto riferimento alle figure dei disegni allegati, in cui:

• la figura 1 è una vista schematica di una porzione di parete secondo una forma di realizzazione della presente invenzione; e

• la figura 2 è una vista schematica di una porzione di parete secondo una ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione.

La presente invenzione sarà di seguito descritta facendo riferimento alle figure suindicate.

L’oggetto della presente invenzione è innanzitutto una struttura di parete 1, di cui la figura 1 mostra una porzione secondo una prima forma di realizzazione.

Secondo tale prima forma di realizzazione, una struttura di parete 1 destinata alla realizzazione di un involucro edilizio, delimitante un ambiente interno da un ambiente esterno, comprende, dall’interno verso l’esterno, una porzione di tamponatura 2 ed una successione di strati 3, 4, 5 realizzati in materiali presentanti caratteristiche fisiche distinte tra loro.

In particolare, è previsto uno strato in materiale termicamente isolante 3. Tale strato isolante 3 è posto preferibilmente immediatamente a ridosso della porzione di tamponatura.

La porzione di tamponatura 2 può essere realizzata secondo una qualsiasi modalità, scelta tra quelle disponibili nella tecnica (forati, pannelli in cemento ecc.), in funzione delle esigenze costruttive specifiche. Ad esempio, può essere realizzata in forati di laterizio. Una tipica porzione di tamponatura in laterizio può presentare uno spessore di circa 12 cm.

La parte della porzione di tamponatura che si trova nell’ambiente interno, può essere rifinita attraverso uno strato di finitura interno, ad esempio realizzata in intonaco. Lo spessore di tale strato di finitura interno può essere di circa 1,5 cm. Lo strato in materiale termicamente isolante 3 può ad esempio essere realizzato in polistirene, preferibilmente del tipo espanso sinterizzato (EPS), oppure in altro materiale isolante di pari o migliori caratteristiche. Un tale strato isolante 3 può ad esempio avere uno spessore di circa 7 cm.

Preferibilmente in successione, procedendo verso l’ambiente esterno, la struttura secondo tale forma di realizzazione comprende un primo strato 4 in un primo materiale a cambiamento di fase ed un secondo strato 5 in un secondo materiale a cambiamento di fase.

Tale primo materiale a cambiamento di fase presenta una temperatura di fusione/solidificazione maggiore della temperatura di fusione/solidificazione di detto secondo materiale a cambiamento di fase.

Ad esempio, il primo strato 4 può essere realizzato in un materiale a cambiamento di fase la cui temperatura di fusione/solidificazione è compreso tra circa 26 °C e 28 °C, ad esempio 27° C, almeno per utilizzi alle nostre latitudini, ma chiaramente può variare in funzione delle condizioni a cui deve lavorare il sale. Lo spessore di tale primo strato 4 può essere di circa 10 cm.

Il secondo strato 5 potrà vantaggiosamente essere realizzato in un materiale a cambiamento di fase la cui temperatura di fusione/solidificazione è compreso tra circa 17 °C e 19 °C, ad esempio 18° C, almeno per utilizzi alle nostre latitudini, ma chiaramente può variare in funzione delle condizioni a cui deve lavorare il sale.

Lo spessore di tale secondo strato 5 può essere di circa 10 cm.

In particolare, un possibile materiale a cambiamento di fase utilizzabile secondo la presente invenzione – sia per il primo strato 4 che per il secondo strato 5 - è un sale idrato, che passa da uno stato solido ad uno stato liquido (e viceversa) in corrispondenza della sua temperatura di fusione/solidificazione caratteristica.

Per i due strati 4 e 5, potranno quindi essere selezionati due sali idrati presentanti temperature di fusione/solidificazione come sopra descritte. In alternativa al sale idrato può anche essere utilizzato un altro prodotto assimilabile per comportamento (come ad esempio un composto appartenente alla famiglia degli eutettici).

Secondo la presente invenzione, la struttura di parete comprende un primo scambiatore di calore 10 atto a consentire uno scambio termico tra l’ambiente interno e l’ambiente esterno.

Tale primo scambiatore di calore può essere posto in posizione intermedia tra il primo ed il secondo strato in materiale a cambiamento di fase, ma preferibilmente è annegato nel primo strato in materiale a cambiamento di fase, quello più interno.

A titolo esemplificativo, tale primo scambiatore di calore comprende una serie di elementi tubolari 10 annegati all’interno del primo strato 4 in materiale a cambiamento di fase, preferibilmente in posizione verticale rispetto al suolo su cui è costruita la parete.

Questi tubi 10 sono tali da consentire il passaggio di aria tra l’ambiente esterno ed il primo strato in materiale a cambiamento di fase. Ad esempio possono essere elementi tubolari con prese d’aria all’esterno in corrispondenza di entrambe le estremità (ad esempio in alto ed in basso). L’aria è forzata negli elementi tubolari attraverso un sistema di ventilazione, non mostrato in figura 1 e di cui sarà descritto nel seguito il funzionamento.

Il sistema di tubi 10 costituisce quindi un sistema di raffreddamento e smaltimento del calore.

Vantaggiosamente, la struttura di parete può essere completata all’esterno con uno strato di finitura esterna 6. Questo può essere ad esempio realizzato in intonaco per esterni, in malta di calce e cemento. Lo spessore di tale strato 6 può essere di circa 2 cm.

Per un migliore fissaggio dello strato di finitura esterno 6 può essere vantaggiosamente prevista una struttura reticolare 8, ancorata al secondo strato 5, sulla quale viene successivamente steso lo strato di finitura esterno 6.

Vantaggiosamente, per motivi che saranno resi chiari nel seguito della descrizione, la struttura di parete può essere rifinita, esternamente, tramite un rivestimento esterno 7 in materiale foto/termo cangiante, tale da presentare una colorazione variabile tra un colore chiaro (ad esempio bianco) ed un colore scuro (ad esempio marrone o nero).

E’ da intendersi che, sebbene nella descrizione siano stati forniti esempi di spessori per i diversi strati che possono essere presenti nella struttura di parete 1, tali spessori potranno essere dimensionati diversamente, in funzione della zona climatica dove dovrà essere installata la parete 1.

La successiva figura 2 rappresenta una porzione di una struttura di parete 21 secondo un’ulteriore forma di realizzazione della presente invenzione. Nella descrizione di tale ulteriore forma di realizzazione, a numeri uguali corrispondono elementi e/o componenti uguali rispetto alla prima forma di realizzazione.

In particolare, una struttura di parete 21 secondo tale forma di realizzazione ulteriore, differisce da quella finora descritta, per il fatto che il secondo strato 5 in materiale a cambiamento di fase comprende un secondo scambiatore di calore 30. Più in particolare, tale secondo scambiatore di calore 30 comprende una serie di elementi tubolari 30 annegati all’interno di detto secondo strato 5 in materiale a cambiamento di fase.

I tubi 30 sono tali da consentire il passaggio di aria tra l’ambiente esterno ed il secondo strato in materiale a cambiamento di fase. Ad esempio possono essere elementi tubolari con prese d’aria all’esterno in corrispondenza di entrambe le estremità (ad esempio in alto ed in basso). L’aria è forzata negli elementi tubolari attraverso un sistema di ventilazione, non mostrato in figura 2 e di cui sarà descritto nel seguito il funzionamento. Tale sistema di ventilazione può essere coincidente col primo oppure distinto da questo.

Come già specificato, il/i sistemi di ventilazione non sono rappresentati in figura, ma sono tuttavia da ritenersi alla portata di un tecnico del settore.

A titolo esemplificativo tali sistemi potranno essere del tipo comprendente un ventilatore assiale.

Inoltre, come sarà chiaro nel seguito, poiché il funzionamento dei sistemi di ventilazione per entrambe le forme di realizzazione descritte deve essere controllato in funzione della temperatura dell’ambiente esterno e/o dell’ambiente interno, possono essere previsti sensori di temperatura e/o termostati per l’attivazione/disattivazione dei sistemi di ventilazione.

In particolare, possono essere previste sonde per la misura di temperatura dell’ambiente esterno e/o dell’ambiente interno e/o dello/degli strato/i in materiale a cambiamento di fase.

Di seguito sarà fornita una descrizione dettagliata di un procedimento di controllo dello scambio termico tra ambiente interno ed ambiente esterno in una struttura di parete come quella finora descritta, dalla quale sarà possibile dedurre il funzionamento e l’operatività della struttura stessa e quindi coglierne gli aspetti vantaggiosi sotto il profilo energetico e di confort termico ambientale.

Per semplicità descrittiva, è preferibile distinguere due modalità operative: estiva ed invernale, volendo con ciò distinguere due condizioni ambientale tipiche, durante le quali il funzionamento della struttura di parete controllata è differente.

E’ tuttavia da intendersi che la distinzione tra estate ed inverno non deve intendersi, in senso limitativo, legata al susseguirsi delle stagioni astronomiche, ma bensì a differenti situazioni climatiche.

Comportamento estivo

Nel periodo diurno, l’irraggiamento solare che colpisce la superficie esterna della struttura parete, determina un innalzamento della temperatura superficiale.

L’entità di tale innalzamento dipenderà dal coefficiente di assorbimento della vernice con cui viene trattata la parete. Tipicamente, volendo fare riferimento alle nostre latitudini, ma senza perdere di generalità, le temperature superficiali possono raggiungere e superare anche i 30 °C.

L’effetto dell’irraggiamento solare e le alte temperature esterne estive determinano un flusso termico diretto verso l’interno dell’edificio. In tali condizioni, il primo strato di sale PCM 18, avendo temperatura di fusione a 18 °C, se si trova allo stato solido, passa rapidamente allo stato liquido accumulando parte del calore in entrata. Lo strato di sale si comporta come un comune materiale edilizio di tipo tradizionale con una diffusività termica propria.

Lo strato successivo di sale, il PCM 27 passa lentamente allo stato liquido, accumulando il calore proveniente dall’esterno. La capacità termica del sale (e quindi la sua quantità) sarà determinata in base alla quantità di energia da accumulare e quindi in base alla quantità di energia raggiante incidente. Durante il passaggio di stato, il sale mantiene costante la propria temperatura fino alla completa fusione di tutta la massa.

In tali condizioni di stazionarietà, lo strato di isolante posto nello strato successivo, garantisce l’isolamento verso l’interno. La quantità di energia accumulata può essere limitata utilizzando colori chiari della superficie dell’intonaco esterno.

Secondo la presente invenzione, è previsto un procedimento di controllo dello scambio termico tra interno ed esterno in una struttura di parete come finora descritta.

Un tale procedimento comprende i passi di misurare una prima temperatura dell’ambiente esterno ed una seconda temperatura del primo strato in materiale a cambiamento di fase, che dovranno essere confrontate tra loro.

In particolare durante le ore notturne, ma comunque quando la prima temperatura (esterna) è inferiore alla seconda temperatura (dello strato PCM), il sistema di ventilazione viene attivato in maniera tale da prelevare aria dall’ambiente esterno, forzarla entro il primo scambiatore di calore annegato all’interno del PCM 27, ed espellerla nuovamente verso l’ambiente esterno,

In questo modo, il calore accumulato viene smaltito verso l’esterno riportando la temperatura del sale alla temperatura minima esterna. Se, nel caso in cui il secondo strato sia realizzato con un sale la cui temperatura di fusione è di 18° C, la temperatura minima esterna scende sotto i 18 °C il sistema di ventilazione asporta anche il calore accumulato nello strato del PCM 18 riportandolo allo stato solido.

In definitiva, al termine del ciclo giornaliero, il flusso termico entrante risulta essere estremamente limitato, considerata la piccola differenza di temperatura tra il PCM 27 e la temperatura interna dell’ambiente (1-2 °C) e la presenza dell’isolante termico interposto tra lo strato di sale e la parete di tamponatura tradizionale (avendo ipotizzato una temperatura ottimale interna di 25 – 26 °C).

Rispetto ad una parete tradizionale di un edificio la struttura di parete secondo la presente invenzione consente di limitare al minimo, in particolare nel periodo estivo, il flusso termico proveniente dall’esterno, determinato sia un’elevata temperatura esterna, sia da un irraggiamento solare incidente sulla superficie esterna, con il conseguente vantaggio di garantire, nel contempo, una temperatura interna ottimale. In tal modo sarebbe addirittura possibile eliminare la presenza dell’impianto di condizionamento, o ridurne drasticamente la potenzialità, con evidenti vantaggi relativamente ai consumi energetici.

Comportamento invernale

Nel periodo invernale (o comunque in condizioni climatiche paragonabili a tale periodo) il controllo del flusso termico diretto dall’interno verso l’esterno dell’edificio, è affidato al secondo strato in materiale a cambiamento di fase, ad esempio in sale PCM 18.

Lo strato di sale in questione è disposto nella zona più esterna della parete immediatamente a contatto con l’intonaco esterno. Per effetto dell’irraggiamento solare (soprattutto per le pareti esposte ad est, sud e ovest), la superficie esterna dell’intonaco può raggiungere temperature prossime ai 24 – 26 °C (comunque maggiori della temperatura di fusione del materiale a cambiamento di fase del secondo strato) e quindi l’energia assorbita dalla superficie si trasferisce all’interno e viene accumulata dallo strato di sale che possiede, ad esempio, una temperatura di fusione prossima ai 18 °C.

Si crea così uno strato isotermo alla temperatura di 18 °C che limita notevolmente il flusso in uscita dall’ambiente interno considerata la piccola differenza di temperatura tra l’ambiente interno (per cui si può ipotizzare una temperatura ideale di circa 20 °C) ed appunto lo strato di sale che si trova alla temperatura di 18 °C.

Rispetto ad una parete tradizionale di un edificio, la struttura di parete secondo la presente invenzione consente di limitare al minimo, nel periodo invernale, le dispersioni termiche verso l’esterno, con evidente risparmio del consumo energetico dovuto all’impianto di riscaldamento.

Tale effetto di accumulo è naturalmente esaltato da colori scuri della superficie esterna dell’intonaco. Pertanto, come già indicato, l’uso di una vernice cangiante fotocromatica sull’intonaco esterno può consentire di ottenere, durante il periodo estivo un colore chiaro e in quello invernale un colore scuro. Tale situazione consente di massimizzare le prestazioni invernali ed estive della parete proposta.

Secondo una ulteriore forma di realizzazione, come già descritto, una struttura di parete secondo la presente invenzione può inoltre comprendere un secondo scambiatore di calore all’interno del secondo strato in materiale a cambiamento di fase.

In questo caso, il procedimento di controllo dello scambio termico tra interno ed esterno in una struttura di parete, comprende ulteriormente i passi di misurare una terza temperatura nel secondo strato in materiale a cambiamento di fase, confrontare tale terza temperatura misurata con un valore di soglia predeterminato ed attivare il sistema di ventilazione, in maniera tale da prelevare aria dall’ambiente esterno, forzarla entro il secondo scambiatore di calore ed espellerla nuovamente verso l’ambiente esterno, nel caso in cui tale terza temperatura sia inferiore alla soglia.

Preferibilmente, la soglia è inferiore o uguale alla temperatura di fusione/solidificazione del materiale a cambiamento di fase del secondo strato.

Tale ulteriore fase del procedimento di controllo può essere vantaggiosamente implementata in assenza o nel caso di insufficiente irraggiamento solare sulla superficie esterna, ovvero nelle condizioni per cui non si verifica spontaneamente il passaggio di stato del sale.

In tali condizioni, ad esempio per un materiale la cui temperatura di fusione è 18° C, il sistema di ventilazione, prelevando aria dall’ambiente, che si trova a temperatura maggiore di 18° C, la invia nello scambiatore di calore annegato all'interno dello strato di sale (PCM18) e ne provoca il passaggio di stato.

In tal maniera, ad esempio durante il periodo di funzionamento dell’impianto di riscaldamento (generalmente nel periodo diurno) si ottiene un accumulo di calore. Durante il periodo notturno, quando l’impianto di riscaldamento viene spento, lo strato isotermo del sale che si trova a 18 °C consente di minimizzare le perdite energetiche verso l’esterno.

Tale meccanismo può essere potenziato, nel periodo notturno, mediante la riattivazione dell’impianto di ventilazione, per “scaricare” l’energia termica accumulata di giorno nello strato di sale, verso l’interno.

La presente invenzione è stata fin qui descritta con riferimento a sue forme di realizzazione preferite. È da intendersi che ciascuna delle soluzioni tecniche implementate nelle forme di realizzazione preferite qui descritte a titolo esemplificativo, potranno vantaggiosamente essere combinate diversamente tra loro, per dar forma ad altre forme di realizzazione, che afferiscono al medesimo nucleo inventivo e tutte comunque rientranti nell’ambito di protezione delle rivendicazioni qui di seguito riportate.

Claims

RIVENDICAZIONI 1. Struttura di parete (1; 21) per un involucro edilizio delimitante un ambiente interno (50) da un ambiente esterno (51), comprendente, dall’interno verso l’esterno: - una porzione di tamponatura (2); - uno strato in materiale termicamente isolante (3); - un primo strato (4) in un primo materiale a cambiamento di fase; ed - un secondo strato (5) in un secondo materiale a cambiamento di fase, detto primo materiale a cambiamento di fase presentando una temperatura di fusione/solidificazione maggiore della temperatura di fusione/solidificazione di detto secondo materiale a cambiamento di fase, in cui detta struttura di parete (1) comprende un primo scambiatore di calore (10) tra detto primo strato e detto ambiente esterno.
2. Struttura di parete (1; 21) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo scambiatore di calore (10) è posto in posizione intermedia rispetto a detti primo e secondo strato in materiale a cambiamento di fase.
3. Struttura di parete (1; 21) secondo la rivendicazione 1, in cui detto primo scambiatore di calore (10) è annegato all’interno di detto primo strato (4) in materiale a cambiamento di fase.
4. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui detta porzione di tamponatura (2) è in laterizio.
5. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 4, comprendente inoltre uno strato di finitura interna in intonaco.
6. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 5, in cui detto materiale termicamente isolante comprende polistirene.
7. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 6, in cui detto primo materiale a cambiamento di fase comprende un sale idrato presentante una temperatura di fusione/solidificazione pari a circa 27 °C.
8. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui detto secondo materiale a cambiamento di fase comprende un sale idrato, presentante una temperatura di fusione/solidificazione pari a circa 18 °C.
9. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui detto primo scambiatore di calore (10) comprende una o più sonde termometriche per la misura di temperatura di detto ambiente esterno (51) e/o di detto primo materiale a cambiamento di fase.
10. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 3 a 9, in cui detto primo scambiatore di calore (10) comprende una serie di elementi tubolari annegati all’interno di detto primo strato (4) in materiale a cambiamento di fase, detti tubi essendo atti al passaggio di aria tra detto primo strato (4) e detto ambiente esterno (51), fornita da un sistema di ventilazione.
11. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 10, comprendente inoltre uno strato di finitura esterna (6).
12. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, comprendente un rivestimento esterno (7) in materiale foto/termo cangiante, tale da presentare una colorazione variabile tra un colore chiaro ed un colore scuro.
13. Struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 12, in cui detto secondo strato (5) in materiale a cambiamento di fase comprende un secondo scambiatore di calore (30).
14. Struttura di parete (1; 21) secondo la rivendicazione 13, in cui detto secondo scambiatore di calore (30) comprende una o più sonde termometriche per la misura di temperatura di detto ambiente esterno (51) e/o di detto secondo materiale a cambiamento di fase.
15. Struttura di parete (1; 21) secondo la rivendicazione 13 o 14, in cui detto secondo scambiatore di calore (30) comprende una serie di elementi tubolari annegati all’interno di detto secondo strato (5) in materiale a cambiamento di fase, detti tubi essendo atti al passaggio di aria tra detto secondo strato (5) in materiale a cambiamento di fase e detto ambiente esterno (51), fornita da un sistema di ventilazione.
16. Procedimento di controllo dello scambio termico tra interno ed esterno in una struttura di parete (1; 21) secondo una delle rivendicazioni da 1 a 15, comprendente i passi di: - misurare una prima temperatura di detto ambiente esterno (51); - misurare una seconda temperatura di detto primo strato (4) in materiale a cambiamento di fase; - confrontare dette prima e seconda temperatura; - attivare detto sistema di ventilazione, in maniera tale da: prelevare aria da detto ambiente esterno (51), forzarla entro detto primo scambiatore di calore (10) ed espellerla verso detto ambiente esterno (51), se detta prima temperatura è inferiore a detta seconda temperatura.
17. Procedimento secondo la rivendicazione 16, comprendente inoltre i passi di: - misurare una terza temperatura in detto secondo strato (5) in materiale a cambiamento di fase; - confrontare detta terza temperatura con un valore di soglia predeterminato; - attivare detto sistema di ventilazione, in maniera tale da: prelevare aria da detto ambiente esterno (51), forzarla entro detto secondo scambiatore di calore (30) ed espellerla verso detto ambiente esterno (51), se detta terza temperatura è inferiore a detta soglia.
18. Procedimento secondo la rivendicazione 17, in cui detta soglia è inferiore o uguale alla temperatura di fusione/solidificazione del materiale a cambiamento di fase di detto secondo strato (5).