I rivestimenti elettrocromici potrebbero rivelarsi cruciali per ottenere un HVAC efficiente

Risoluzione del consumo energetico HVAC

HVAC, ovvero Riscaldamento, Ventilazione e Condizionamento dell’aria, è responsabile di un notevole consumo energetico globale, raffreddando gli edifici in estate e riscaldandoli in inverno. Secondo l’EIA, l’HVAC rappresenta approssimativamente il 40% del consumo energetico totale negli edifici commerciali e il 35% negli edifici residenziali.

È stato compiuto molto sforzo per migliorare il modo in cui raffreddiamo e riscaldiamo gli edifici. Un metodo chiave è in particolare l’adozione delle pompe di calore, che trasferiscono calore dentro o fuori gli edifici in modo molto più efficiente rispetto ai sistemi convenzionali. Sono da 2 a 4 volte più efficienti dei riscaldatori a caldaia e possono funzionare anche per il raffreddamento.

Puoi leggere di più sull’argomento delle pompe di calore in “Perché le pompe di calore sono considerate una delle migliori opzioni per il controllo climatico domestico?“.

Le pompe di calore potrebbero anche migliorare nel tempo. Per ora, sono per lo più basate su un sistema che utilizza la compressione per spostare il calore. Presto, i materiali elettrocalorici potrebbero migliorare ulteriormente l’efficienza delle pompe di calore.

Tuttavia, un altro modo per ridurre la bolletta energetica per il raffreddamento e il riscaldamento sarebbe migliorare le perdite termiche fin dall’inizio. Una casa o un ufficio poco isolati vedranno il loro sistema HVAC riscaldare e raffreddare l’esterno inutilmente.

Una migliore isolazione è il primo passo e di solito fa parte del progetto di costruzione iniziale o richiede costosi interventi di retrofit/ristrutturazione. Tuttavia, anche l’isolamento può fare solo così tanto; nuovi materiali potrebbero aiutare.

Ad esempio, le tegole di copertura adattive potrebbero passare da uno stato di riscaldamento a uno di raffreddamento, a seconda della temperatura della tegola.

Isolamento adattabile

Una limitazione dell’uso di isolamento o di materiali reattivi automatizzati come le tegole di copertura adattive è che a volte possono risultare controproducenti. Idealmente, preferiremmo avere materiali che possano essere accesi o spenti a piacere, modulando la quantità di energia che entra o esce dall’edificio.

Questo è particolarmente vero per il vetro utilizzato nelle finestre. In inverno, vogliamo che entri il più possibile di luce ed energia nell’edificio. Ma in estate, vogliamo limitare l’energia che riscalda l’edificio e costringe il condizionamento dell’aria a lavorare il doppio.

Da questa idea è nato il concetto di film elettrocromici, uno strato sottile di materiale in grado di attivare l’ombreggiatura delle finestre a piacere. Quando sottoposti a una corrente elettrica molto piccola, questi film possono passare da trasparenti a colorati e assorbire calore dalle radiazioni infrarosse.

La tecnologia si basa su Metal-Organic Frameworks (MOFs), materiali con una porosità molto alta (superiore al 90%).

Il problema è che finora i tipici film MOF hanno sofferto di tempi di risposta lenti e scarsa stabilità. Questo li rendeva promettenti in teoria ma non molto utili nella pratica.

Questo potrebbe essere cambiato grazie a un nuovo design MOF inventato da ricercatori del Harbin Institute of Technology, Quzhou University, Chengdu University of Electronic Science and Technology e Yangzhou University in Cina.

Tende alimentate

Il film elettrocromico sviluppato dai ricercatori funziona integrando un nuovo tipo di MOF. O, più precisamente, “modificando SnO2 drogato con fluoro con acido 4-mercaptobenzoico e fabbricando film Ni-IRMOF-74@MBA usando acido 3,3′-diidrossi-4,4′-bifenildicarbossilico”.

A causa della capacità delle sostanze cristalline di formare film sottili con dimensioni dei pori personalizzabili modificando la lunghezza del legante organico che si lega all’ione metallico. Queste caratteristiche consentono un flusso di corrente migliorato, un controllo più preciso sui colori e una maggiore durata.

Il risultato è un film che può cambiare colore in verde quando è esposto a 0,8 V e in rosso scuro/marrone con 1,6 V.

Fonte: ACS

Il film si distingue dagli altri MOF precedenti per la sua stabilità (95,7% di ritenzione dopo 4500 cicli) e per una risposta rapida inferiore a 2 secondi.

Non è ancora chiaro quanto possa diffondersi l’adozione di tale sistema. Tuttavia, in generale, a causa della necessità di decarbonizzare e ridurre il consumo energetico, è una freccia in più nella faretra per rendere le città più verdi.

Aziende di film sottili

1. China Singyes New Materials Holdings Limited (8073.HK)

L’azienda cinese è entrata nel campo dei materiali ottici a film sottile nel 2010. Produce sistemi di visualizzazione commerciale multimediali e crea sistemi di proiezione a dimming intelligente, vetro fotoelettrico trasparente multimediale, ecc.

Questo include pareti di vetro che possono diventare opache così come film intelligenti resistenti al calore. Quindi, potrebbe essere un buon candidato per l’implementazione di vetri elettrocromici.

Fonte: China Singyes

L’azienda ha pubblicato i suoi rapporti finanziari in inglese, non sempre garantito per le piccole o di nicchia aziende industriali cinesi.

L’azienda si è espansa nel 2023 nella produzione di film per veicoli a motore, un settore in forte crescita a seguito dell’espansione dell’industria automobilistica cinese e delle esportazioni di auto cinesi (principalmente veicoli elettrici).

In generale, l’azienda è innovativa e probabilmente beneficerà della performance economica complessiva della Cina e della crescente domanda di materiali più avanzati per visualizzare pubblicità e offrire privacy negli spazi interni come hotel e uffici.

2. Kewei Films

Un’azienda privata, Kewei è il “più grande produttore di ITO PET, film intelligenti, film per finestre”, con una capacità di produzione annua di 60 milioni di metri.

Questo la rende il più grande produttore cinese di tintura per finestre, film protettivo per vernice, film vinilico per avvolgimento auto, e produttore di film intelligenti.

I suoi film per finestre sono già utilizzati per ridurre i costi di raffreddamento. Produce anche vetro intelligente, con opacità che può essere attivata a piacere.

Fonte: Kewei

Considerando la scala di Kewei, gli investitori nel settore dei film intelligenti dovrebbero tenere d’occhio l’azienda anche se non è quotata in borsa. Questo è particolarmente vero se vengono create nuove forme di rivestimenti elettrocromici che possono far crescere il mercato e dare un vantaggio ai grandi attori consolidati sfruttando la loro dimensione per ridurre i costi di produzione.