Facciate Smart per edifici sostenibili

Un’idea imprenditoriale che può rivoluzionare la maniera di progettare e realizzare gli edifici, in un'ottica di sostenibilità ambientale ed economica.
di Rossella Corrao - Department of Architecture, Polytechnic School, Università degli Studi di Palermo

Il settore edilizio è il maggiore responsabile delle emissioni di CO2 nell’aria; contribuisce, infatti, per il 40% all’immissione di gas climalteranti nell’atmosfera, più di quanto non facciano i settori dell’industria e dei trasporti. Per questo occorre da un lato ridurre i consumi energetici degli edifici e, dall’altro, trasformarli da semplici consumatori in produttori di energia pulita, nell’ottica degli edifici ad energia zero o quasi zero (Nearly Zero Energy building – NZEB) che possono, per altro, dare grande impulso alla ripresa del settore delle costruzioni in Italia e all’estero. La SBskin Smart Building Skin s.r.l. (www.sbskin.it), è una startup innovativa, spin off accademico dell’Università di Palermo, nata dalla volontà di trasferire i risultati della ricerca accademica, da me avviata nel 2008, al mondo dell'impresa, con l’obiettivo di sviluppare prodotti innovativi per facciate e coperture di edifici, di elevata qualità estetica e tecnologica, utili a ridurne le richieste energetiche e in grado di produrre energia pulita dal sole. 

Si tratta di componenti innovativi per l’involucro edilizio realizzati con elementi di vetro tridimensionali, assemblati a secco in pannelli precompressi, che integrano dispositivi fotovoltaici di terza generazione (Dye-sensitised Solar Cells- DSC/Organic Photovoltaics-OPV) che sono trasparenti, colorate e in grado di produrre energia anche quando non particolarmente orientate e in presenza di luce diffusa.

Sono pannelli traslucidi multifunzionali altamente performanti dal punto di vista energetico, che consentono di realizzare chiusure verticali e orizzontali traslucide con bassi valori di trasmittanza termica, in grado di sfruttare la radiazione solare per illuminare naturalmente gli spazi interni degli edifici e per produrre energia e di resistere all'azione di forze orizzontali dovute a vento e sisma grazie alla precompressione monodirezionale applicata.

Questi pannelli permettono di realizzare rapidamente, attraverso l’utilizzo di assemblaggi meccanici che connettono i pannelli alle strutture portanti degli edifici, involucri edilizi altamente efficienti e attivi anche in contesti climatici avversi, quali quelli del Mediterraneo e delle aree sub-tropicali ma, anche, in presenza di climi continentali con prevalenza di giornate poco assolate. 

In questi contesti i prodotti sviluppati dalla SBskin consentono di dotare gli involucri di:

  • elevati valori d'isolamento termoacustico;
  • trasmissione luminosa modulabile sulla base dei requisiti derivati dalla tipologia dell’edificio;
  • produzione di energia pulita;
  • pattern di facciata che sfruttano l’ampia versatilità di colori, design e trasparenza dei pannelli, ottenuta combinando i sub-componenti modulari di vetro e plastica riciclabili, assemblati in accordo alle esigenze del progettista.

I componenti traslucidi multifunzionali della SBskin sono brevettati in Europa, USA, Cina e Giappone e sono in grado di ottimizzare le performance energetiche degli edifici - grazie alle elevate capacità di isolamento termico e la capacità di produrre energia - nonché di caratterizzarne l'aspetto, essendo personalizzabili, come accennato prima, in termini di colore, trasparenza e design, caratteristica, questa, unica nel panorama dei prodotti per la Building Integration (BIPV) esistenti oggi sul mercato.

Rispetto ai prodotti in vetro piano che integrano moduli fotovoltaici, infatti, i prodotti SBskin sono costituiti da una struttura di supporto dei sub-componenti di vetro realizzata in plastica riciclata che può essere colorata in tutta la gamma dei colori RAL; ogni sub componente può assumere diverso colore consentendo, così, di comporre scritte e immagini che trasformano le facciate e le coperture degli edifici in “nuovi” strumenti di comunicazione visiva in grado di veicolare messaggi legati, ad esempio, al brand dell’azienda proprietaria dell’edificio e/o alla sua mission o di promuovere il grande tema della sostenibilità degli edifici ad energia zero. 

Le performance energetiche, infatti, possono essere progettate in ragione delle condizioni climatiche del contesto di riferimento in modo da fornire livelli superiori di produzione di energia e di isolamento termico in linea con le sempre più stringenti normative in tema di risparmio energetico e di salvaguardia ambientale.

Grazie al rapido ed efficiente sistema di assemblaggio brevettato è possibile, poi, ridurre tempi e costi di realizzazione degli edifici, garantendo una facile manutenzione e/o sostituzione dei componenti e/o sub-componenti ammalorati riducendo, quindi, i costi di gestione degli edifici anche nel corso della loro vita utile.

I pannelli, infatti, possono essere assemblati rapidamente anche da personale non esperto, sia in azienda che in cantiere e una volta assemblati possono essere manovrati e agganciati alle strutture portanti degli edifici con dei semplici ancoraggi meccanici.

In sintesi, i prodotti della SBskin, declinate in tre diverse linee (Energy, Solar e Light) consentono di ottenere:

  • Elevati valori di isolamento termoacustico (U-value possibili sino a 0.9 W/mqK);
     
  • Trasmissione luminosa modulabile in relazione alla specifica istallazione e ai requisiti di comfort indoor;
     
  • Possibilità di produrre energia pulita, grazie all'integrazione dei componenti 3D in vetro con DSC/ OPV che rispetto al FV tradizionale presentano una serie di vantaggi in terminid'integrazione negli edifici (multicromaticità, semitrasparenza, produzione tramite stampa, flessibilità d'installazione, buone efficienze anche in presenza di luce diffusa o artificiale, resistenza alle alte temperature operative);
     
  • Elevata integrabilità architettonica: i prodotti possono essere utilizzati per la caratterizzazione estetica degli edifici intervenendo, oltre che su dimensione e forma dei pannelli, su colori, trasparenza e disegno delle celle, realizzando veri e propri disegni di facciata;
     
  • Sistema d'assemblaggio brevettato interamente a secco, in grado di ridurre tempi e costi di istallazione;
     
  • Elevata resistenza meccanica ad azioni perpendicolari al piano d'istallazione dei componenti, grazie all'applicazione della forza di precompressione monodirezionale.


Com’è fatto iI componente SBskin 
In accordo a una delle quattro ipotesi brevettate in merito all’integrazione del fotovoltaico su componenti di vetro tridimensionali, sono stati incollati moduli preassemblati di DSC (Dye-sensitized Solar Cell) e/o di OPV (Organic Photovoltaic) sulla faccia interna di conchiglie di vetro normalmente utilizzate per l’assemblaggio a caldo dei tradizionali vetromattoni.

Queste conchiglie sono state poi assemblate a freddo a una “cintura termica” in materiale plastico anch’essa brevettata, che consente di eliminare il ponte termico tra le due conchiglie di vetro che costituiscono il componente e di alloggiare una o più lastre di vetro o altro materiale trasparente all’interno dell’intercapedine nonché i terminali elettrici per la connessione plug-and-play dei moduli fotovoltaici. 

Tale configurazione del sub-componente è stata, poi, testata in un laboratorio estero accreditato ottenendo un valore di trasmittanza termica pari a 1,0 W/mqK. Una volta realizzati i sub-componenti tridimensionali in vetro - così come prima descritto - vengono assemblati in pannelli di diversa dimensione utilizzando degli elementi di separazione in plastica (profili e crocette) posizionati a formare i giunti dei subcomponenti e che consentono, contestualmente, di connettere automaticamente i moduli tra loro durante la stessa operazione di costruzione del pannello.

Presso i laboratori dell’Università di Palermo, con personale non specializzato, sono stati realizzati in 30 min circa 2 mq di pannello, pronto per potere essere installato e messo in funzione per la produzione di energia pulita. I pannelli SBskin sono stati testati in laboratorio dimostrando l’efficacia del sistema di assemblaggio a secco e della precompressione monodirezionale applicata per conferire elevati livelli di resistenza meccanica alle forze orizzontali dovute a vento e sisma, che consentono ai pannelli di poter essere utilizzati anche per la realizzazione delle facciate di edifici a notevole sviluppo verticale.

I risultati dei test eseguiti hanno dimostrato l’ottima risposta del pannello sottoposto ad un carico di circa 450 kg/mq, carico che non ha comportato alcuna deformazione significativa del pannello che, perciò, resta ben lontano dal raggiungimento del suo limite di rottura. 


Le tre linee di prodotto SBskin
SBskin ha sviluppato tre linee di prodotto https://sbskin.it/linee-di-prodotto/: Energy: utilizza sub-componenti 3D in vetro con alto isolamento termico (Uvalue = 1.0~1.9 W/mqK); Solar: utilizza sub-componenti 3D in vetro con alto isolamento termico (Uvalue = 1.0~1.9 W/mqK) integrati con celle solari DSC/OPV per la produzione di energia; Light: utilizza sub-componenti 3D in vetro con alto isolamento termico (Uvalue = 1.0~1.9 W/mqK) integrati con celle solari DSC/OPV per la produzione di energia e LED per l’illuminazione notturna e per applicazioni indoor, che possono essere associati alla tecnologia LiFi per la trasmissione di dati. Tutti i sub-componenti delle tre diverse linee di prodotto sono assemblati a secco tramite l’innovativo sistema di assemblaggio brevettato. 


L’azienda
La SBskin ha, ad oggi, collezionato numerosi premi e riconoscimenti nazionali e internazionali ed è stata più volte insignita del “Seal of Excellence” della Commissione Europea per la partecipazione allo SME Instrument Phase II; questo rappresenta il “marchio di qualità” assegnato dalla Commissione europea a eccellenti proposte progettuali di Ricerca e Innovazione presentate in risposta ai bandi Horizon 2020, valutate positivamente (punteggio sopra soglia) ma non finanziate per l'esaurimento delle risorse disponibili. Tali premi, così come anche la candidatura al Premio Sapio 2018, hanno sottolineato il valore dell'idea imprenditoriale che può rivoluzionare la maniera di progettare e realizzare gli edifici, in un'ottica di sostenibilità ambientale ed economica. L’azienda è, al momento, alla ricerca di un investitore per poter proseguire con la sua attività di ricerca e sviluppo, la realizzazione di installazioni pilota e la messa in produzione dei prodotti già prototipati.



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