Smart materials

La sezione “News in the material world” nasce dalla collaborazione tra Ponte e ArTec, Archivio delle Tecniche e dei materiali per l’architettura e il disegno industriale dell’Università IUAV di Venezia, con lo scopo di presentare le innovazioni del mondo “materico” dell’architettura. “News in the material world” proporrà per ogni numero della rivista un tema monografico su materiali, sistemi costruttivi o prodotti di particolare attualità, che verranno presentati attraverso una lettura introduttiva e una serie di schede dettagliate, comprensive anche di riferimenti tecnici e commerciali.

The section “News in the material word” is the result of a collaboration between Ponte and ArTec, Archives on Techniques and materials for Architecture and Industrial Design, with the aim to present innovations and new technical solutions coming from the “materic side” of architecture. “News in the material word” will show, on every number of the magazine, a monographic theme about particularly innovative materials, construction systems or products, presented through an introduction paper and some detailed product sheets, which also include technical and commercial information.

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Procedure Progetti Processi Prodotti

ArTec

Archivio delle Tecniche e dei materiali per l’architettura e il disegno industriale

SMART MATERIALS Massimo Rossetti e Valeria Tatano Università IUAV di Venezia, Dipartimento Culture del progetto

La Redazione di PONTE sta raccogliendo proposte di progetti di nuove realizzazioni o di riqualificazione e recupero, da pubblicare nella sezione FARE TECNOLOGIA. Compilare il form su www.build.it o contattare la Redazione al n.+39 06 44163764 oppure inviare una mail a: esther.delgado@build.it.

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ARTEC e PONTE Con questo numero la rivista Ponte avvia una collaborazione con ArTec, l’Archivio delle Tecniche e dei materiali per l’Architettura e il disegno Industriale dell’Università IUAV di Venezia, per presentare le innovazioni e le novità del mondo “materico” dell’architettura.

L’obiettivo della nuova sezione consiste nel proporre ai lettori uno sguardo sul mondo della produzione di prodotti e sistemi costruttivi a livello internazionale, scelti e presentati da una materioteca universitaria che da più di quindici anni si occupa di analizzare e studiare il settore delle aziende, che attraverso l’attività commerciale e di ricerca, contribuiscono a dare concretezza realizzativa all’architettura contemporanea, rendendo possibili le visioni e le prefigurazioni dei progettisti.

News in the Material World proporrà per ogni numero della rivista un tema monografico collegato ad un particolare materiale, ad un sistema costruttivo, o ad una famiglia di prodotti o di soluzioni tecniche di cui verranno presentati, insieme ad una lettura introduttiva, alcuni esempi specifici, attraverso una descrizione dettagliata e le indicazioni commerciali, per consentire un successivo approfondimento via web, dato che oggi l’informazione tecnica viaggia interamente nella rete e per un progettista è più facile subire una indigestione materica piuttosto che avere difficoltà a trovare riferimenti. Il problema, semmai, è sistematizzare tale quantità di idee e suggestioni, rintracciandole all’interno di settori non esclusivamente architettonici (come ci ha abituato la tendenza ormai diffusa da anni al trasferimento tecnologico da campi diversi) e leggere l’offerta produttiva da nuovi punti di vista.

Il Material World cui facciamo riferimento è in realtà un mondo pieno di ambiguità e contraddizioni, prima tra tutte il fatto che proprio questo mondo materico è colmo di immaterialità.

Nicola Sinopoli, che è stato l’ideatore e il creatore di ArTec, definisce Tecnologia invisibile quella parte della tecnologia che si occupa di saperi e di orga-

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nizzazioni che concorrono alla realizzazione di un progetto di architettura ma, oggi, quell’espressione si potrebbe utilizzare per descrivere molti dei prodotti entrati nella scatola degli attrezzi delle nuove generazioni di progettisti, perché la quantità di tecnologia invisibile presente al loro l’interno o nella loro concezione, è aumentata esponenzialmente con gli anni.

Illusoria è anche la sicurezza di poter dividere i materiali tra naturali e artificiali, tra leggeri e pesanti, tra sostenibili e non, perché le mille trasformazioni che conducono la materia a diventare uno specifico prodotto possono determinarne modifiche sostanziali.

Ovviamente una piccola rubrica non può contenere tutte le informazioni di un manuale o di un catalogo, non può competere con la ricchezza del web, non può sviscerare le mille domande che un progettista si pone quando osserva per la prima volta un prodotto che non conosce.

Può invece seminare dubbi e togliere certezze, azzardare prospettive di utilizzo o segnalare inedite modalità di impiego in opere realizzate. Questo è

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quanto proveremo a fare, aprendo virtualmente le porte del nostro Archivio e condividendo i risultati delle attività di ricerca.

COS’È ARTEC ArTec, Archivio delle Tecniche e dei materiali per l’architettura e il disegno industriale, è una struttura per la ricerca e la didattica che occupa una superficie di circa 250 m2 presso la sede dell’ex Cotonificio di Santa Marta, nel cuore dell’Università IUAV di Venezia.

L’attività di ArTec è finalizzata alla raccolta, catalogazione ed esposizione dei principali prodotti, materiali e sistemi costruttivi per il mondo dell’architettura, oltre alla documentazione tecnica messa a disposizione dalle aziende produttrici (cataloghi, dépliant, manuali, schede tecniche, siti Internet, dvd, cd rom ecc.) per fornire informazioni sui prodotti, sulle loro modali-

tà di impiego, posa e assemblaggio, e sugli esempi di buona architettura in cui essi sono stati utilizzati.

Il rapporto diretto con le aziende, che si configura anche nell’attività di collaborazione a progetti di ricerca, permette ad ArTec di mantenere un altissimo livello di aggiornamento sulle tendenze contemporanee del mondo delle costruzioni e sul modo in cui esso risponde, o tende di rispondere, ai cambiamenti degli scenari economici, sociali e ambientali.

L’ampio repertorio di prodotti e materiali fornisce a studenti e visitatori la percezione fisica e “materica” degli stessi, mentre un database in costante implementazione, consultabile on-line all’indirizzo http:// materioteca.iuav.it/, consente di accedere gratuitamente da postazioni remote alle informazioni relative ai materiali e prodotti presenti nell’Archivio.

Il database si configura sia come strumento di ricognizione della documentazione tecnica, dei campioni e dei mock-up, sia come accesso guidato al mondo del Web grazie alla possibilità di collegarsi direttamente con i siti delle diverse aziende, approfondendo ulteriormente le informazioni.

Come struttura per la ricerca ArTec segue e coordina assegni di ricerca, collabora a programmi nazionali e internazionali e a Dottorati di ricerca di sede ed esterni, costituendosi quale polo scientifico dei molti ricercatori, che negli ultimi dieci anni, hanno svolto attività presso la sua sede.

Come struttura per la didattica ArTec mette a disposizione dei docenti IUAV i materiali e i prodotti presenti come supporto per le lezioni, organizza visite di gruppo e fornisce consulenza tecnica a studenti e laureandi.

ArTec, infine, permette agli studenti di svolgere attività di tirocinio acquisendo i relativi crediti, mediante compiti inerenti agli obiettivi dell’Archivio.

L’accesso alla sede di ArTec avviene previo appuntamento, inviando una mail di richiesta all’indirizzo artec@iuav.it.

L’accesso al sito di ArTec e al suo data base avviene tramite l’indirizzo: www.iuav.it/artec.

Direttore Scientifico Prof.ssa Valeria Tatano Dipartimento Culture del progetto

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SMART MATERIALS Gli “smart” materials sono materiali “intelligenti”, che reagiscono con i cambiamenti dell’ambiente circostante, percependone gli stimoli e reagendo ad essi variando le loro proprietà (meccaniche, elettriche, geometriche), la loro struttura o la loro funzione.

I materiali intelligenti, o i sistemi che impiegano materiali intelligenti, sono composti da sensori e attuatori che permettono di modificare alcune proprietà dei materiali stessi, adattandosi a nuove situazioni.

Le applicazioni principali dei materiali intelligenti sono a oggi riferite principalmente ai settori della medicina, della bioingegneria e biotecnologia, dei trasporti e delle telecomunicazioni, e come spesso accade nei campi più innovativi, nei settori bellici e aerospaziali, ma lentamente la loro diffusione si sta facendo strada anche nel mondo del design e dell’architettura.

Sono considerati materiali intelligenti quelli che possono cambiare colore, come i vetri elettrocromici, fotocromici e termocromici, già presenti da diversi anni tra i prodotti a disposizione del progetto, i materiali a memoria di forma, come gli smart gel, e i materiali a cambiamento di fase o PCM, Phase Changing Material, che reagiscono agli stimoli termici con una trasformazione, reversibile, tra lo stato solido, liquido e aeriforme.

Identificare alcuni materiali come “intelligenti” suggerisce l’idea che ce ne siano altri che lo sono un po’ meno.

Ma se è comprensibile la necessità di una classificazione che definisca quei prodotti che hanno raggiunto dei livelli di prestazioni elevatissimi, lo è altrettanto rammentare che anche il vecchio e caro mattone ha affinato negli anni le sue doti di gran seduttore dell’architettura, migliorando caratteristiche e prestazioni di un caposaldo della tradizione costruttiva.

Non è quindi un caso che anche i produttori di laterizio abbiano lavorato per ottenere degli “smart bricks”, inserendo materiali a cambiamento di fase (in questo caso sali idrati) nelle forature dei blocchi per murature.

Vediamo quali sono i principali smart materials.

I materiali a memoria di forma hanno la capacità di memorizzare permanentemente una forma, essere modificati in una condizione temporanea in particolari situazioni di temperatura e sforzi applicati, e quindi ritornare alla forma originaria per effetto di sollecitazioni di tipo termico, elettrico o di altro genere provenienti dall’ambiente che li circonda. I materiali a memoria di forma hanno cominciato a destare un interesse crescente sia nell’ambito della ricerca che dell’industria per via della loro capacità di ricordare due differenti forme in altrettante condizioni ambientali. Ciò, evidentemente, attribuisce a tali materiali un notevo-

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I PCM, Phase Changing Material, sono entrati ormai diffusamente nel settore dell’abbigliamento sportivo, ad esempio nelle giacche per motociclisti o alpinisti. La tecnologia PCM è stata sviluppata negli anni Ottanta del secolo scorso per le tute aerospaziali della NASA, per realizzare tessuti che utilizzassero strategie di controllo passivo controllando le oscillazioni di temperatura. Pur garantendo prestazioni molto interessanti, i costi elevati ne limitano ancora un impiego diffuso, destinato con ogni probabilità ad ampliarsi nei prossimi anni

cambiamenti dell’ambiente in cui sono utilizzati

Pavimento piezoelettrico nella discoteca Watt di Rotterdam.

Il “dancefloor” sfrutta la caratteristica di alcuni materiali cristallini di creare una differenza di potenziale elettrico se sottoposti a stress meccanico, in questo caso provocato dalla pressione delle persone che ballano. In questo caso il movimento dei ballerini serve per accendere le luci a Led situate al di sotto della pista, ma potrebbe venire impiegato per altri utilizzi.

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Chiesa Dives in Misericordia, Richard Meier & Partners, Roma 1998-2003 L’edificio è stato uno dei primi a impiegare un calcestruzzo fotocatalitico, addizionato con biossido di titanio, con l’obiettivo di realizzare una superficie che mantenesse inalterata nel tempo la qualità iniziale, in modo che né la luce, né lo smog intaccassero la materia compromettendo il colore bianco che contraddistingue la Chiesa, ottenuto inserendo nel cemento inerti di marmo di Carrara. Il prodotto, brevettato appositamente da Italcementi per questo progetto, è il Bianco TX Millennium

I materiali cambiano la loro struttura, proprietà e funzione

le potenziale in termini di applicazioni nell’ambito della sensoristica, degli attuatori, dei cosiddetti “smart devices”, dei supporti di memoria, ecc.

I materiali a memoria di forma attualmente più diffusi sono le leghe a memoria di forma, SMA, Shape Memory Alloy. Si tratta di leghe composte da metalli che, sottoposti a una forza meccanica di allungamento o stiramento, sono in grado di recuperare la forma di partenza per effetto di una fonte di calore.

I PCM, materiali a cambiamento di fase, sono materiali in grado di assorbire elevate quantità di energia termica e di restituirla all’esterno con uno sfasamento temporale, senza aumentare la propria temperatura. Tra le sostanze presenti in natura in grado di cambiare di fase al modificarsi delle condizioni termiche esterne vengono di solito impiegate la cera di paraffina e una serie di soluzioni saline.

Questi sono presenti nel settore dell’edilizia soprattutto all’interno di materiali isolanti, ai quali consentono di ridurre gli sbalzi termici in spessori di impiego assai limitati, nei pannelli di cartongesso e in legno, negli intonaci, nei sistemi di facciata in vetro e in plexiglass.

Il vantaggio che si ha nell’utilizzo in edilizia di questi materiali, rispetto a quelli tradizionali, è che, a parità di peso, essi hanno una capacità termica nettamente superiore. Durante il passaggio di fase, il materiale rimane a una temperatura quasi costante evitando, ad esempio in fase estiva, il surriscaldamento degli elementi nei quali è impiegato. I materiali costituenti possono infatti accumulare o rilasciare una grande quantità di calore a una temperatura costante che consente il loro cambiamento di fase fisica. Quando l’ambiente raggiunge la temperatura di fusione del materiale impiegato, il sistema assorbe

calore fino a completa transizione di fase da solida a liquida. Con lo stesso principio, durante la notte o quando la temperatura è più bassa, il materiale si solidifica e il calore viene ceduto all’ambiente.

Per approfondire Addington Michelle, Schodek Daniel, Smart materials and technologies for the architecture and design professions, Elsevier, Architectural press, Oxford, 2005.

Cardillo Marco, Ferrara Marinella, Materiali intelligenti, sensibili, interattivi, Lupetti, Milano, 2008.

Klooster Thorsten, Smart surfaces and their application in architecture and design, Birkhäuser, Basel, 2009.

Ritter Axel, Smart materials in architecture, interior architecture and design, Birkhäuser, Basel, 2007.

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KME PLUS®, RAME ANTIMICROBICO Le comprovate caratteristiche antimicrobiche del rame naturale, unite all’esperienza consolidata nel campo della metallurgia, hanno portato allo sviluppo di una famiglia di leghe denominata KME Plus®. Ciascuna di esse porta il marchio CU+ creato dall’ICA (International Copper Association Ltd) e il CDA (Copper Development Association Inc) con il duplice scopo di identificare sul mercato i prodotti finiti e 51 semilavorati in rame con un’efficacia antimicrobica comprovata a livello internazionale e di garantire una corretta e responsabile gestione del prodotto. Questa gamma di leghe sfrutta le due principali caratteristiche del rame naturale: da un lato la sua attitudine a ridurre più del 99% dei batteri nocivi per l’uomo riscontrabili sulla superficie in tempi molto rapidi (entro due ore, a differenza di acciaio o plastica con Rame antimicrobico i quali si arriva a qualche giorno); dall’altra la capacità di mantenere inalterate le sue proprietà antimicrobiche in presenza di interventi superficiali sul materiale, sia di Azienda produttrice tipo meccanico che riguardanti le operazioni di ordinaria pulizia, garantendo quinKME di una costanza nel tempo della sua efficacia anche con contaminazioni continue. www.kme.com Nemmeno il naturale processo di ossidazione del rame intacca la sua capacità di ridurre la trasmissione di agenti patogeni. A questo si aggiungono le proprietà fisiche del materiale stesso (durabilità, resistenza meccanica e all’uso) e la sua economicità, se confrontato con materiali dalle stesse proprietà antimicrobiche. Le leghe KME Plus®, adatte a qualsiasi tipo di lavorazione, sono disponibili in nastri, piastre, lastre, dischi, barre, tubi e lingotti, con spessori che vanno da 0,08 mm a 30 mm. Esse sono riciclabili al 100%, non essendo nemmeno trattate con additivi chimici o rivestite superficialmente, si presentano in un’ampia gamma di colori e per le loro caratteristiche offrono possibilità di applicazione in strutture sanitarie, sportive, scolastiche e nella ristorazione.

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PILKINGTON ACTIVTM, VETRO AUTOPULENTE L’introduzione in architettura delle lastre in vetro autopulenti Pilkington Activ™ risale al 2001 benché la tecnologia che soggiace a tale prodotto sia nota fin dagli anni ‘60 a seguito di alcune sperimentazioni giapponesi nel settore dei semiconduttori.

L’effetto autopulente è ottenuto grazie a un coating pirolitico di biossido di titanio (TiO2) dello spessore di circa 30 μm collocato sulla faccia esterna del vetro. Il film è incolore, quindi non altera le caratteristiche luminose della lastra su cui è applicato e conferisce al vetro proprietà fotocatalitiche e idrofile. L’azione fotocatalitica è dovuta all’ossido di titanio che è in grado di catalizzare reazioni di ossidoriduzione utilizzando l’energia derivante dalle radiazioni UV, provocando così la disgregazioVetro autopulente ne delle molecole organiche presenti sulla superficie della lastra. L’azione idrofila, invece, fa sì che l’acqua, quando entra in contatto con il vetro, si diffonda in modo Azienda produttrice omogeneo creando un microfilm liquido che deterge la superficie dalle particelle di Nippon Sheet Glass Co Ltd, materiale precedentemente disgregate dall’azione fotocatalitica. Il rivestimento non Pilkington Italia SpA richiede manutenzione e presenta, secondo recenti studi, anche azione anticondenwww.pilkington.com sa esterna nel caso di utilizzo in vetrate ad alte prestazioni termiche, agevolando il deflusso delle particelle liquide che si formano sul vetro. La lastra Pilkington Activ™ può essere accoppiata con diverse tipologie di vetri per ottenere vetrocamera bassoemissivi, isolanti, a controllo solare o di sicurezza. Il prodotto risulta compatibile con le principali lavorazioni e con l’uso di pellicole di protezione; vede come unica incompatibilità l’uso per la sigillatura di silicone, o guarnizioni lubrificate con oli al silicone, che potrebbero causare un lieve aumento della lisciviazione superficiale in corrispondenza dei bordi. Diverse ditte hanno sviluppato appositi prodotti sigillanti per vetri autopulenti e la stessa Pilkington esegue periodicamente test di verifica della compatibilità con il vetro. Le applicazioni sono molteplici e vanno dalle facciate continue, alle serre fino alle semplici finestre. Tuttavia, per un corretto funzionamento, è necessario che la superficie vetrata sia totalmente esposta e con una inclinazione di almeno 30°. Ciò riduce il campo di applicazione nel settore residenziale dove normalmente la finestra è posta a filo interno della muratura e quindi protetta dal dilavamento. Per l’attivazione della funzione fotocatalitica sono necessari sette giorni di esposizione alla luce solare.

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segue MATERIALI AUTOPULENTI TX ARCA®, CEMENTO FOTOCATALITICO PER CALCESTRUZZO AUTOPULENTE

Nella direzione di conferire una maggiore durabilità alle caratteristiche estetiche dei manufatti in calcestruzzo sono in uso da alcuni anni leganti cementizi in grado di sfruttare l’azione fotocatalitica. L’inserimento nella miscela del biossido di titanio permette 52 infatti, in presenza di luce naturale o artificiale, l’attivazione di un processo ossidativo in grado di decomporre i diversi tipi di inquinanti atmosferici (composti inorganici, composti organici, composti organici clorurati, pesticidi, altri composti tra i quali anche il PM) i quali vengono convertiti in sostanze innocue e allontanati dall’azione della © Fabrizio Gattuso pioggia. Il regolare dilavamento dell’acqua è infatti una delle condizioni necessarie per Cemento autopulente rimuovere i nitrati dalla superficie cementizia. L’assenza di molecole organiche sulla superficie del calcestruzzo impedisce di conseguenza anche l’attechimento su di esse Azienda produttrice delle particelle di polvere.

Italcementi Italcementi per prima ha brevettato, a partire dal 1996, una gamma di prodotti fotowww.italcementi.it catalitici che sfruttano il principio attivo TX Active® tra i quali ricordiamo Bianco TX Millennium (impiegato nella realizzazione della Chiesa Dives in Misericordia di Richard Meier nel 2003, della quale Italcementi è stato sponsor tecnico) poi rinominato TX Arca® (conforme ai requisiti della norma europea EN 197-1) e TX Aria®. Entrambi sono costituiti da clinker bianco Portland ad alta resistenza e da calcare e sono impiegati, bianchi, grigi o colorati con pigmenti inorganici, per la formulazione di malte, calcestruzzi, pitture cementizie in strutture sia verticali che orizzontali. Il processo fotocatalitico di questi cementi mantiene i suoi effetti illimitati nel tempo, non consumandosi durante la reazione, ma soprattutto non altera le prestazioni fisico-meccaniche dei calcestruzzi ai quali viene applicato.

Oltre che nella più nota e pubblicata opera architettonica sopracitata (nella chiesa di Roma il cemento Bianco TX Millennium è stato impiegato nella realizzazione di conci in calcestruzzo bianco prefabbricati a doppia curvatura di 12 tonnellate ciascuno), i prodotti che sfruttano il principio attivo TX Active® trovano applicazione anche in molte altre architetture, europee e non, tra cui la Citè de la Musique et des Beaux-Arts di Cambèry (Francia). Entrambi questi edifici sono stati sottoposti a un monitoraggio continuo tramite il sistema colorimetrico CIELAB, dimostrando la persistenza nel tempo delle caratteristiche cromatiche presenti al momento della conclusione dei lavori.

V.C. DERBIBRITE NT, MEMBRANA IMPERMEABILE BIANCA RIFLETTENTE EASY CLEAN La membrana impermeabile Derbibrite NT® viene introdotta nei sistemi cool roof con l’obiettivo di attenuare i fenomeni di surriscaldamento degli edifici e di isola di calore nelle aree urbane, riflettendo la radiazione solare incidente su di essa.

Realizzata a base di bitume ibrido HCB (Hibrid Copolymer Blend), la sua armatura composita di velo di vetro e poliestere viene impregnata con un coating acrilico di colore bianco (principio base applicato da sempre nelle aree Mediterranee) che sfrutta la nanotecnologia Easy Clean. Quest’ultima consente una facilità di pulizia e una conseguente maggiore durabilità dell’interfaccia bianca, mantenendo costanti nel tempo caratteristiche quali riflettività dei raggi solari (76%, pari a quella di un © Fabrizio Gattuso manto di neve o di una lastra di ghiaccio) ed emissività nell’infrarosso (94%). ProMembrana riflettente Easy Clean prio queste peculiarità consentono una significativa riduzione del consumo energetico dell’edificio, apporti benefici al comfort termico degli ambienti interni così Azienda produttrice come un miglioramento del rendimento di pannelli fotovoltaici cristallini e CIGS Derbigum® posizionati al di sopra di essa, che lavorano quindi con temperature della superficie www.derbigum.it della copertura inferiori e che riescono a sfruttare i raggi riflessi dal manto bianco.

Si aggiungono a queste una riciclabilità del 100% e l’ininfluenza, grazie al suo pH neutro, sull’acqua piovana che può quindi essere recuperata.

La membrana, disponibile in rotoli lunghi 10 m e larghi 1 m, viene stesa su coperture piane o inclinate di nuove edificazioni o di edifici esistenti (dopo un’adeguata pulizia delle superfici e sigillatura di lacerazioni preesistenti) con adesivo bituminoso a freddo, saldando esclusivamente i sormonti di 10 cm con una fiamma e pressandoli con un rullo. Particolare attenzione deve essere fatta nell’utilizzo di strumenti e calzature pulite, in modo da non intaccare il coating bianco.

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MATERIALI IDROSENSIBILI SOLIDPOETRY, CALCESTRUZZO STAMPATO CON INCHIOSTRO SENSIBILE ALL’UMIDITÀ

Il progetto di un cemento sensibile alle variazioni di umidità è stato sviluppato dai designer Susanne Happle e Frederik Molenschot in collaborazione con la ditta olandese Terratorium che si occupa di cementi e lavorazioni di pietre naturali. Il materiale derivato da tale ricerca è un cemento denominato Solidpoetry. La carat- 53 teristica “smart” di tale prodotto è la capacità di far comparire sulla sua superficie disegni di varia natura quando il cemento entra in contatto con acqua o vapore.

Il fenomeno è dovuto alla deposizione, tramite serigrafia, di un inchiostro che in condizioni di umidità ambientale normale risulta invisibile. Quando sulla superCalcestruzzo sensibile all’umidità ficie cementizia viene versata dell’acqua si innesca una reazione reversibile con l’inchiostro che diventa visibile. Dopo l’asciugatura il disegno scompare gradualAzienda produttrice mente ottenendo l’effetto di una superficie mutevole al cambiare delle condizioni Solidpoetry ambientali. Le applicazioni riguardano prevalentemente pavimentazioni di piazze www.solidpoetry.com o spazi scoperti in generale ma anche pavimenti di piscine o saune dove possa essere garantita la presenza di acqua. Un altro settore di applicazione è il design per esempio nella realizzazione di arredi per il bagno con serigrafie, scritte o disegni, che appaiono nel momento in cui viene bagnata la superficie con l’acqua. Il pattern decorativo originale è costituito da un motivo floreale ma sono realizzabili forme geometriche e disegni personalizzati così come scritte o loghi. La ditta attualmente mette in commercio diverse soluzioni grafiche di base per ottenere l’effetto richiesto dal committente. Il Solidpoetry Original che presenta semplici disegni definiti dall’utente, il Mosaic che permette di realizzare immagini o scritte tramite piccole celle quadrate simili ad un mosaico, il 2-Skin che permette di avere una parte del disegno fissa e una mutevole e infine il Brik che, tramite l’uso di mattoni in Solidpoetry, consente di realizzare disegni di grande dimensione. Il trattamento può essere eseguito su un qualunque tipo di lastra cementizia con l’unica limitazione di necessitare di una superficie liscia per la deposizione dell’inchiostro.

E.A. BIOSKIN, SISTEMA DI RIVESTIMENTO CERAMICO TRASPIRANTE Nel panorama internazionale di edifici che tentano di rispondere alle esigenze climatiche del luogo lavorando su sistemi di ventilazione e condizionamento, la Sony City Osaky, situata nel nuovo quartiere generale della società di Tokyo e progettata dallo studio giapponese Nikken Sekkei, si caratterizza per attingere dal bagaglio che la tradizione costruttiva giapponese è in grado di offrire. La tradizione Uchimizu, che consiste nel rivestire le superfici dell’edificio esposte maggiormente alla radiazione solare con una maglia di canne di bambù riempite di acqua, viene qui declinata impiegando degli elementi tubolari in ceramica porosa all’interno dei quali viene convogliata l’acqua piovana, raccolta in copertura e accumulata in serbatoi sotterranei. Il sistema, nominato Bioskin, reinterpreta in scala differente (l’edificio di 30 piani è alto 139 m e occupa un’area di circa 10.600 m2) un principio che, grazie all’innescamento di un processo di evaporazione, permette di abbassare di 2 °C la temperatura superficiale esterna dell’edificio, con implicazioni positive per quanto riguarda la temperatura dell’aria stessa, le isole di calore urbane, i consumi energetici per il raffrescamento dell’edificio, le © Aquillar Sato emissioni di CO2.

Rivestimento ceramico traspirante Gli elementi tubolari, prodotti dalla ditta giapponese TOTO, presentano al loro interno un profilo estruso in alluminio di irrigidimento attaccato tramite un adesivo Azienda produttrice elastico all’elemento in ceramica porosa esclusivamente su 3 lati. Questa conformaTOTO zione permette di direzionare la capillarità dell’acqua che si raccoglie sul fondo del www.toto.co.jp tubolare. www.nikken.co.jp L’edificio, i cui lavori sono terminati nel marzo del 2011, è stato premiato durante il WAF 2012 (Word Architecture Festival) di Singapore nella categoria “Producting/ Energy/Recycling” come miglior progetto costruito, aiutato anche dalla presenza sulla facciata sud di schermature solari per gli ambienti interni realizzate con lamelle fotovoltaiche, nonché dall’impiego di sistemi di illuminazione a LED, pompe di calore e solare termico.

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MATERIALI CON GENERAZIONE DI ENERGIA PAVEGEN SYSTEMS LTD, PAVIMENTO CINETICO

Un dispositivo che trasforma l’energia cinetica in energia elettrica è stato introdotto recentemente all’interno del sistema di pavimentazione Pavegen. Ogni lastra del sistema, se sollecitata a calpestio, si flette di circa 5 mm; tale deformazione viene sfruttata come energia cinetica necessaria ad attivare il meccanismo di conversione. Il materiale o il sistema esatto che induce la trasformazione non viene dichiarato dal produttore 54 e rimane un brevetto segreto. Il funzionamento sembrerebbe comunque attingere, almeno in parte, al principio dei materiali piezoelettrici (PZT), in grado di generare una differenza di potenziale, e quindi corrente elettrica, se sollecitati meccanicamente.

La quantità di Watt prodotti, oltre che dall’efficienza del sistema, dipende da quanto la pavimentazione viene calpestata. Si tratta quindi di sistemi adatti a spazi di grande affolPavimento cinetico lamento, come ad esempio spazi per eventi, discoteche, scuole, stazioni.

Dodici lastre Pavegen System sono state installate a Londra, in occasione delle OlimpiaAzienda produttrice di, tra la stazione di West Ham Tube e l’Olympic Park. Ogni lastra, di dimensioni 45x60 Pavegen Systems Ltd cm, è costituita da un rivestimento in gomma riciclata adagiata su un telaio in alluminio, www.pavegen.com.it alto circa 8 cm, nel quale viene alloggiato il sistema che trasforma l’energia cinetica e predisposto il circuito elettrico. L’energia elettrica prodotta può essere utilizzata nell’immediato, ad esempio per il wayfinding e l’illuminazione pubblica, oppure essere accumulata in una batteria e utilizzata successivamente. Sulla superficie di ogni blocco di pavimentazione è inoltre predisposto un oblò con una luce che si accende ogni qual volta viene calpestata la lastra; il meccanismo di auto-illuminazione consuma solo il 5% dell’energia elettrica totale che si produce grazie a quel passo. La capacità di produrre energia elettrica di ogni lastra è di 6 Watt con la necessità di una continuità di sollecitazione di circa 50 passi al minuto, valore tuttavia difficile da ottenere. Dall’esperienza di Londra si è calcolato che con una media di 5 passi al minuto si possono ottenere 75 watt/ora di elettricità.

Applicazioni simili, ovvero che sfruttano lo stesso principio di trasformazione di energia cinetica in elettrica sono in fase di sperimentazione. Tasselli di materiale piezoelettrico vengono installati nelle infrastrutture stradali e ferroviarie. Inoltre si stanno testando dei sistemi di minieolico ad oscillazione, collegati a componenti piezoelettrici, che potrebbero essere integrati nelle facciate degli edifici.

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MATERIALI ANTISISMICI MAPEWRAP EQ SYSTEM, CARTA DA PARATI ANTISIMICA L’aspetto smart del MapeWrap EQ System di Mapei risiede in particolare nella sua funzione, in grado di aumentare, attraverso un’applicazione relativamente semplice, la sicurezza di un edificio in caso di evento sismico. Si tratta infatti di una “seismic wallpaper”, ovvero “carta da parati antisismica”, da far aderire alle alle chiusure verticali (sul lato interno) e alle partizioni, al fine di ripartire in modo uniforme le sollecitazioni dinamiche provocate dal sisma.

Il prodotto è costituito da uno strato di tessuto bidirezionale bilanciato in fibre di vetro di tipo E. Queste, tradizionalmente impiegate come rinforzi per la creazione di materiali compositi, si presentano come dei sottili filamenti. A differenza però del vetro, materiale fragile che le costituisce, le fibre possiedono un’alta resistenza meccanica e un basso modulo elastico. Il sistema MapeWrap EQ è composto nello specifico da due prodotti. Il primo è il MapeWrap EQ Net, il vero e proprio rotolo di tessuto con una larghezza di 100 cm. Il secondo è il MapeWrap EQ Adhesive, uno strato di adesivo mono-componente all’acqua a base di dispersione poliuretanica (e a bassa emissione Carta da parati antisismica di sostanze volatili VOC) che impregna e fissa il tessuto alla parete. Una volta steso lo strato adesivo alla parete, che deve essere costituita da una superficie omogenea, la si Azienda produttrice riveste di un primo strato di tessuto, avendo cura di sovrapporre le giunzioni trasversali Mapei di almeno 10 cm e quelle longitudinali di almeno 15 cm. L’operazione di apprettatura e www.mapei.it stesura va quindi ripetuta una seconda volta e, lasciato trascorrere il tempo di indurimento (circa 24 ore), si può passare alla rasatura della superficie.

Il risultato che si ottiene è una sorta di garza contenitiva della parete. In caso di sisma il MapeWrap EQ System previene e ritarda il ribaltamento o il collasso dei tamponamenti, lasciando così maggior tempo utile all’evacuazione dello stabile. Lo stesso sistema è inoltre applicabile ai solai in laterocemento e funziona come un’armatura di rinforzo “antisfondellamento”.

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FARE TECNOLOGIA

n. 1-2013

MATERIALI A CAMBIAMENTO DI FASE (PCM) BLOCCHI CON RIEMPIMENTO IN MATERIALE A CAMBIAMENTO DI FASE

Sul filone dell’innovazione e del miglioramento delle prestazioni del laterizio, uno dei materiali maggiormente utilizzati nelle costruzioni, sono in fase di sperimentazione i blocchi nelle cui cavità vengono inseriti dei materiali a cambiamento di fase, noti come 55 PCM (Phase Change Materials).

Tali materiali (sali idrati, paraffinici e idrocarburi i maggiormente applicati all’edilizia) hanno la particolare caratteristica di rispondere agli stimoli termici trasformando, in modo reversibile, il loro stato. A temperatura ambiente essi si presentano allo stato solido.

All’aumento della temperatura, e al raggiungimento quindi della temperatura di fusione (il cui intervallo termico è variabile, per i PCM in edilizia, tra 20 e 30 °C) essi passano allo stato liquido, accumulando quindi il calore che sottraggono all’ambiente.Viceversa, al diminuire della temperatura, i PCM ritornano allo stato solido, cedendo calore.

L’associazione di questi materiali al blocco di laterizio per la realizzazione di chiusure esterne verticali ha pertanto il vantaggio di aumentare l’inerzia termica del sistema (e Blocco con PCM conseguentemente diminuire i consumi energetici) senza tuttavia dover aumentare lo spessore della parete.

Azienda produttrice Il consorzio Alveolater, in collaborazione con l’Università Politecnica delle Marche, DiAlveolater partimento di Energetica, ha sviluppato e sperimentato tale prodotto, già presentato in www.alveolater.com diverse fiere del settore.

I sali idrati a cambiamento di fase sono stati inseriti all’interno di sacchetti utili ad accoglierli durante la fase di liquefazione e quindi posizionati in alcune delle forature dei blocchi in laterizio, di dimensioni 35x25x25 cm e 25x25x25 cm. La scelta è stata quella di prediligere le forature esposte verso l’esterno, così da poter meglio assorbire la radiazione solare. Le simulazioni hanno registrato da un lato un aumento dello sfasamento termico di circa 4 ore, dall’altro una riduzione del 26% del flusso termico massimo (simulazione in regime estivo, zona: Ancona).

D.P. RACUS® Ceiling Tile La funzione principale di questo prodotto si può individuare già dal nome, RACUS®, il cui significato sta nell’acronimo “Reducing Air Conditioning Units & System”. Si tratta infatti di un sistema di controsoffitto, proposto dalla Datum Phase Change Ltd, appositamente pensato per gli spazi per ufficio, al fine di ridurre gli alti consumi dovuti all’utilizzo di aria condizionata.

Le lastre utilizzate nel controsoffitto incorporano al loro interno un mateControsoffitto (PCM) Stratigrafia pannello riale a cambiamento di fase (PCM) biologico, derivato dalla combinazione controsoffitto PCM tra materia prima vegetale e minerali naturali.Tale materiale, in quanto PCM, Azienda produttrice varia in modo reversibile il suo stato molecolare da solido a liquido in base Datum Phase Change Ltd alle oscillazioni di temperatura, accumulando calore e liquefacendosi quando www.datumphasechange.com questa sale e, viceversa, ritornando solido quando questa si abbassa. Il livello di temperatura al raggiungimento del quale scatta il meccanismo di cambiamento di fase è stimato attorno ai 26°C, consentendo così di mantenere l’ambiente di lavoro sotto questo valore.

Il sistema RACUS® si articola in due tipologie di prodotti. Il primo, RACUS® MIneral Tile, è costituito da lastre quadrate (dimensioni circa 60x60 cm) in cemento pozzolanico, nel cui impasto è stato inserito il materiale a cambiamento di fase.Tali lastre, accanto ad una capacità termica latente di 65 Wh/m2, hanno buone caratteristiche igroscopiche, a favore della qualità dell’aria negli ambienti. Il secondo, RACUS® Metal Ceiling System, presenta invece il materiale PCM tra due lastre metalliche di finitura esterna. Più varia è in questo caso la scelta: vi sono tre diversi valori di capacità termica (65-100-140 Wh/m2) e formati di lastra differenziati (quadrato, di circa, 60x60 cm e rettangolare 60x110 e 60x120 cm. I test effettuati in camera termica e su casi studio hanno rilevato, per il sistema a lastre metalliche, una riduzione di 7 °C della temperatura degli ambienti interni e un conseguente di risparmio di energia spesa per l’aria condizionata del 97%. RACUS® Ceiling System può essere utilizzato nelle nuove realizzazioni o nei progetti di retrofitting.

Trattandosi di un sistema che si assembla a secco, le lastre possono essere spostate e riposizionate ad hoc dove necessario, come ad esempio in sale con un temporaneo sovraffollamento. L’aspetto smart del RACUS® Ceiling Tile, oltre all’utilizzo di per sé di un materiale innovativo come i PCM , è quello di conferire ad un sistema di controsoffitto, tradizionalmente “leggero”, le caratteristiche invece di un sistema massivo con un’alta inerzia termica, in grado di attenuare le oscillazioni di temperatura.

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PONTE n. 1-2013

segue MATERIALI A CAMBIAMENTO DI FASE (PCM) GLASSX®CRYSTAL, SISTEMA DI VETRATA ISOLANTE CON SCHERMATURA E ACCUMULO TERMICO INTEGRATI

GLASSX®crystal consiste in una vetrata isolante con integrato un sistema di schermatura e di accumulo termico dello spessore complessivo compreso tra 62 e 86 mm. Il sistema è costituito da un insieme di quattro vetri, dei quali i 56 due intermedi con trattamento bassoemissivo e tre intercapedini. In quella più esterna è inserito un pannello prismatico in grado di riflettere i raggi solari che presentano angolo incidente superiore ai 40° tipici del periodo estivo. I raggi con Esterno Centre professionel, Friburgo, inclinazione minore di 35°, caratteristici delle stagioni invernali, passano invece lo Svizzera schermo prismatico e possono quindi raggiungere uno strato di accumulo termico posto nell’intercapedine più interna. Questo strato è costituito da sali idrati a cambiamento di fase (PCM) inseriti in appositi contenitori di materiale plastico Moduli PCM trasparente. La proprietà specifica dello strato in PCM è il cambiamento di fase, da solido a liquido, all’aumento della temperatura. In inverno, quando i raggi solari colpiscono i cristalli di sale idrato questi si sciolgono accumulando energia sotto forma di calore. Durante la notte, questo viene gradualmente rilasciato nell’ambiente interno facendo ritornare i cristalli allo stato solido. Le prestazioni termiche complessive della vetrata arrivano ad un valore di trasmittanza U=0.48 Interno Centre professionel, Friburgo, Svizzera W/m2K mentre dal punto di vista delle proprietà luminose esse variano notevolmente in funzione dell’inclinazione dei raggi solari e dello stato, solido o liquido, del PCM. Il risultato finale è una vetrata traslucida che consente una illuminazione Azienda produttrice diffusa degli ambienti con percentuali di radiazione luminosa trasmessa variabili SCHOTTAG, GlassXAG tra il 22% e il 47%. In riferimento alle caratteristiche termiche il sistema presenta www.schott.com www.glassx.ch una capacità di accumulo di 1185 Wh/m2 e funziona con temperature comprese tra il 26 °C e 30 °C. Le principali applicazioni riguardano chiusure verticali trasparenti di ambienti ove non sia richiesto un grado di illuminazione diretta molto alto (vani scala o locali di servizio) ma possono essere impiegate anche in combinazione con vetrate tradizionali per migliorare le prestazioni termiche della chiusura trasparente. In tal frangente il sistema può essere usato per la realizzazione di sottofinestra vetrati e può essere impiegato anche in orizzontale nei lucernari. Le dimensioni massime della lastra singola sono 200x300 cm ed esistono varianti senza il sistema prismatico di schermatura o senza lo strato di PCM per assemblare E.A pareti vetrate dalle prestazioni variabili in funzione alle esigenze dell’utenza.

MATERIALI ADATTIVI ADAPTIVE FRITTINGTM, SISTEMA DI SCHERMATURA ADATTATIVO L’Adaptive Fritting™ è un sistema di chiusura trasparente con schermatura integrata costituito da un telaio metallico che sostiene due lastre in vetro temperato. Nell’intercapedine è inserito un modulo schermante formato da diversi layer sovrapposti in film acrilico.

Questi presentano sulla superficie pattern grafici di varia natura che sono personalizzabili e possono essere colorati o monocromatici. Mediante un sistema di sensori ed attuatori meccanici i vari strati possono essere sfalsati in modo graduale così da disallineare le immagini stampate sui singoli layer. In tal modo è possibile ottenere un effetto schermante variabile in funzione all’esposizione solare o un filtro anti-introspezione azionabile mediante un dispositivo elettrico. Il sistema permette di modulare la trasparenza del vetro andando Sistemi di schermatura adattativi così a regolare l’afflusso di luce e i fenomeni di abbagliamento ma anche di creare effetti cromatici cangianti usando pattern di diversa colorazione. Le applicazioni principali sono Azienda produttrice quindi le facciate vetrate esterne e le partizioni interne. Alcuni esempi di recente applicaAdaptive Buildings zione sono il Wyss Institute for Biologically Inspired Engineering a Boston, completato nel www.adaptivebuildings.com 2010, e la Harvard University Graduate School of Design a Cambridge del 2009. Nel primo caso sono stati realizzati la porta scorrevole del nuovo ingresso dell’edificio e un sistema di partizioni mobili interne utilizzando come pattern grafico un insieme di quattro livelli con motivi romboidali di diverse colorazioni. Lo spostamento dei vari strati crea effetti luminosi e cromatici nell’atrio di ingresso che mutano in base alla prospettiva da cui viene osservata la vetrata.

A Cambridge, invece, è stata realizzata una grande partizione interna nell’atrio della scuola utilizzando un motivo a punti monocromatici. In questo caso l’intento era la creazione di un filtro di separazione tra ambienti diversi della hall ma comunicanti tra loro mediante un sistema variabile che permettesse di regolare l’introspezione in funzione delle attività interne. Oltre al sistema Adaptive Fritting la ditta mette in commercio altri prodotti basati su un funzionamento analogo tra cui il Tessellate che presenta schermi interni formati da layer metallici dalle forme personalizzabili. In questo modo oltre alla funzione schermante si possono progettare specifici effetti luminosi o texture di facciata variabili per dare dinamicità all’involucro esterno.

E.A. Le schede dei materiali sono state redatte da Emilio Antoniol, Valentina Covre, Daria Petucco