Le finestre intelligenti per la regolazione di luce e temperatura

Sarà capitato più o meno a tutti di sognare di vivere in un loft newyorkese con enormi pareti vetrate. Bisogna considerare, però, che se le finestre tradizionali superassero le misure alle quali siamo abituati, comporterebbero diversi svantaggi: lo scarso isolamento termico potrebbe innalzare o abbassare eccessivamente la temperatura interna; di conseguenza, la grande dispersione termica necessiterebbe nei periodi più caldi o più freddi della continua accensione dei condizionatori, facendo lievitare la bolletta.

LE SMART WINDOWS

Alla soluzione ci stanno già pensando da anni gli studiosi in diverse parti del mondo, inventando finestre intelligenti che utilizzano diverse tecnologie. Risale al 2004 l'invenzione londinese della finestra in grado di bloccare la temperatura oltre i 29°C, lasciando intatta la trasparenza del vetro; in Corea si cercò di abbattere i costi con l'uso di una particolare struttura polimerica abbinata al metanolo.

La novità presentata quest'anno è stata messa a punto in California, da un gruppo di ricercatori del Lawrence Berkeley National Laboratory, guidato da Delia Milliron. Essa consiste in una finestra capace di trattenere luce e temperatura in base alle condizioni ambientali esterne. L'innovatività sta soprattutto nel regolare le due variabili separatamente.

COME FUNZIONA?

La finestra intelligente funziona tramite un impulso elettrico che "ordina" al vetro, composto da due strati, di bloccare i raggi infrarossi oppure di trattenere la luce, opacizzandosi, a seconda che venga attivato il primo o secondo strato.

Il processo è reso possibile dal nuovo materiale prodotto a Berkeley: un materiale elettrocromico, formato ma nanocristalli (trasparenti) di ossido di indio e stagno, inseriti all'interno di una matrice di similvetro di niobio.

I nanocristalli che assorbono il calore crescono in una sorta di "pallone" e poi vengono mischiati con un composto (l'ossido di niobio) che assorbe la luce, che racchiude i nanocristalli in una struttura simile al vetro. Questo rivestimento viene inserito sui vetri normali delle finestre.
Il vetro può essere utilizzato anche semplicemente, non attivando nessuno dei due strati di nanocristalli, o in modalità scura, trattenendo contemporaneamente il 50% del calore e il 70% della luce.

Il prodotto non è particolarmente costoso, ma un miglioramento si potrebbe fare integrando le qualità del nuovo materiale con componenti preesistenti di smart windows in grado di regolare la quantità desiderata di luce e calore.

La scienza italiana, invece, sta lavorando ad una tecnologia scoperta già da qualche anno, ma in via di perfezionamento nell'Università Bicocca di Milano da Luca Beverina, ricercatore di chimica organica, e Riccardo Ruffo, ricercatore di chimica. Si tratta di un materiale plastico di natura organica, flessibile e sottilissimo. La membrana può essere applicata sulla superficie di una normale finestra, facendo cambiare colore ai vetri, mediante un impulso elettrico e attraverso un processo di ossido-riduzione. Quando la membrana è scura, i raggi infrarossi provenienti dall'esterno vengono riflessi, riducendo contemporaneamente luce e calore. Il vantaggio è l'economicità del materiale (inoltre il consumo elettrico c'è soltanto al momento del cambio di colore) e la leggerezza, che ne permette usi particolari.

Ma, trattandosi appunto di un materiale plastico e flessibile, non è possibile utilizzarlo isolatamente o al posto delle finestre di un'abitazione. Il suo utilizzo è vincolato sempre dalla presenza di un sostegno, anche plastico, dove la membrana verrà applicata in due strati a contatto tra loro. Per ora, come precisa il ricercatore Riccardo Ruffo, il materiale ha una durata media di cinque anni, variabili a seconda dell'utilizzo. Non può quindi essere paragonato alle normali finestre di vetro.
Negli ultimi anni le ricerche nel settore hanno fatto passi da gigante. L'ostacolo maggiore alla diffusione delle smart windows sono stati finora i costi, ma si può prevedere che tra non molto avremo finestre a risparmio energetico/economico del massimo confort.