Gli elementi edilizi vetrati sono un metodo popolare in architettura per far entrare la luce in un edificio. In questo modo si sfrutta meglio la luce diurna ecologica e si riduce l’illuminazione artificiale. Tuttavia, per massimizzare questo vantaggio, gli elementi in vetro devono essere utilizzati preferibilmente per costruire intere pareti per l’involucro dell’edificio, il che richiede che gli elementi abbiano un efficace isolamento termico e possano sopportare un certo carico – una combinazione che finora non era disponibile sul mercato in questo modo.
Entrambi i requisiti soddisfatti: altamente isolanti e traslucidi
Gli aerogel di silicato sono materiali isolanti termici ad alte prestazioni che stanno diventando sempre più popolari nel settore edilizio. I più comuni sono i materassini isolanti opachi e gli intonaci. Il ricercatore dell’Empa Jannis Wernery e i suoi colleghi del dipartimento “Materiali e componenti energetici per l’edilizia” avevano già avuto l’idea nel 2017 di integrare il materiale isolante direttamente in un blocco edilizio e hanno presentato un nuovo tipo di mattone riempito di aerogel, il cosiddetto “Aerobrick”. Grazie al suo eccellente isolamento termico, questo mattone consente di risparmiare sui costi di riscaldamento – senza la necessità di uno strato isolante aggiuntivo sulla muratura.
Tuttavia, l’aerogel può anche essere quasi trasparente, il che consente di ottenere un sistema di costruzione traslucido e isolante. Per trarre vantaggio da questo aspetto e migliorare ulteriormente le prestazioni isolanti dell’”aerobrick”, Wernery, Michal Ganobjak e Co. hanno sviluppato un nuovo tipo di componente modulare basato su vetro float e granulato di silicato di aerogel, che combina entrambe le proprietà – è traslucido e termicamente isolante: il blocco di vetro aerogel.
I blocchi di vetro riempiti con granulato di aerogel traslucido consentono di costruire elementi di facciata esteticamente gradevoli e anche portanti, che permettono l’ingresso della luce diurna su un’ampia superficie. I ricercatori dell’Empa hanno ottenuto questa combinazione di resistenza, isolamento e trasmissione della luce utilizzando distanziatori sfalsati tra le lastre di vetro all’interno del blocco di vetro, che assicurano la stabilità statica con una trasmissione minima del calore.
Il blocco di vetro ha una conduttività termica misurata di 53 mW/(m∙K) e una resistenza alla compressione di quasi 45 MPa. Si tratta della più alta prestazione isolante di un mattone che si possa trovare nella letteratura tecnica, per non parlare del mercato. Allo stesso tempo, c’è anche la proprietà della trasmissione della luce.
Molteplici applicazioni in vista
Il mattone di vetro aerogel è adatto per le applicazioni in cui vi sono requisiti simultanei di elevato apporto di luce diurna, protezione dall’abbagliamento e protezione della privacy, ad esempio in uffici, biblioteche e musei. Un aspetto importante è che un involucro edilizio realizzato con questi blocchi di vetro accoppia l’interno dell’edificio con l’esterno in termini di luce naturale. Questo può avere un effetto positivo sul ritmo quotidiano degli utenti dell’edificio. Le applicazioni possibili includono:
- Ambienti che non devono avere una linea di vista verso l’esterno, ad esempio per motivi di privacy, sicurezza o per evitare disturbi, ma che devono comunque consentire l’ingresso della luce diurna diffusa all’interno, come biblioteche, gallerie, musei, foyer, uffici, nuclei di scale, palestre, sale polifunzionali, edifici residenziali o laboratori artistici.
- Spazi in cui la luce diurna è necessaria per un ritmo circadiano sano, come dormitori, ospedali e sanatori, ma anche zoo, stalle e strutture di allevamento di animali fino alle serre
- Luoghi in cui è necessario introdurre il massimo della luce diurna e risparmiare spazio, ad esempio nei quartieri cittadini densamente costruiti, con grattacieli e molti appartamenti in città
- Elementi architettonici come le pareti Trombe nell’architettura solare, i cortili o gli atri che generano calore dalla radiazione infrarossa della luce solare
Un’analisi dei costi dei materiali mostra che il vetrocemento isolante può essere molto competitivo in queste applicazioni. Il blocco di vetro offre quindi all’architettura nuove possibilità di progettazione per aumentare la luce diurna negli edifici, sia per le nuove costruzioni che per le ristrutturazioni. I ricercatori hanno ora richiesto un brevetto per il blocco di vetro aerogel e sono alla ricerca di possibili partner industriali.
