Controllo solare: ecco le finestre intelligenti a microspecchi senza tapparelle

L’universo dell’efficienza energetica ha un perimetro tecnologico sempre più vasto, anche per i diversi ambiti di ottimizzazione come quello assolto nelle abitazioni dalle finestre.

 Sono sempre più diffuse finestre intelligenti, le cosiddette “smart windows”, delle quali abbiamo già parlato dal punto di vista attivo della produzione fotovoltaica, come quelle messe a punto presso l’Università Milano-Bicocca (vedi post “Finestre fotovoltaiche: costituito nuovo spin-off presso l’Università di Milano Bicocca“).

Ma nell’elemento finestra sono concentrati molti altri aspetti cruciali per l’efficienza energetica degli edifici come fornire un livello di comfort sufficiente agli ambienti interni, tenendo lontano il calore esterno ed evitando l’abbagliamento in estate, distribuendo nel contempo la luce in maniera ottimale e mantenendo calde le stanze in inverno. Su questo tema si è concentrato un team di ricerca del Politecnico di Losanna (EPFL), guidato da Andreas Schüler, che sta sviluppando nuove finestre intelligenti a microspecchi capaci di dare risposte sostanziali a tutte queste esigenze. Il team di ricerca svizzero, in collaborazione con i ricercatori Empa, ha messo a punto un vetro in grado di adattarsi al mutare delle condizioni ambientali.

Il concetto di base sul quale si è mosso il progetto di ricerca si è concentrato sulla realizzazione di un prodotto multifuzionale per le superfici trasparenti degli edifici, ambito già peraltro già battuto da molti altri progetti di ricerca come per esempio finestre elettrocromatiche capaci di cambiare a richiesta la tonalità, passando da chiaro a scuro in pochi minuti o altre che possono essere regolate per bloccare luce o calore in funzione delle diverse necessità stagionali. Il problema però di tutte queste soluzioni è stato sino ad oggi la necessità di fonti di energia ed essere caratterizzate da sistemi relativamente complessi di produzione industriale.

Entrando nel dettaglio della soluzione dei ricercatori svizzeri, questa è caratterizzata da un design semplificato e non necessita di una fonte di alimentazione esterna. Alla base delle nuove finestre intelligenti ci sono dei minuscoli specchietti riflettenti incorporati nel doppio vetro. In gergo tecnologico si tratta dell’adozione di lenti di tipo “Compound Parabolic Concentrator” (concentratore parabolico composto), ottenute attraverso il taglio laser ad alta precisione. E’ proprio l’inclinazione di tali elementi rispetto ai raggi solari che permette la regolazione passiva di luce e calore in ingresso nell’abitazione, garantendo nel contempo la trasparenza della smart window.

In sostanza in estate queste microstrutture riflettono la luce verso l’esterno, evitando raggi diretti e surriscaldamento interno. In inverno, invece, le stesse microstrutture reindirizzano la luce all’interno, incrementando fino al 150% l’illuminazione che raggiunge il fondo della stanza, migliorando così il comfort visivo degli occupanti. Durante i test le lenti hanno gestito un’incidenza luminosa di 60° e si è stati in grado di deviare l’80 per cento della luce in ingresso, diffondendola nella stanza quasi orizzontalmente.

Si tratta di un progetto avviato nel 2015, con il team di ricerca oggi impegnato nella realizzazione della prima applicazione nel mondo reale in collaborazione con BASF Svizzera. Parallelamente gli scienziati stanno lavorando anche ad un nuovo processo di produzione ad alta precisione degli specchi, più rapido e più economico.

Sauro Secci