PCM2SHAD, Phase Change Material PolyCarbonate Modulating Solar Heat gain And Daylight : analisi sperimentale di un componente sschermante in policarbonato alveolare e materiale a cambiamento di fase, ai fini della riduzione della domanda energetica per raffrescamento e illuminazione artificiale : accordo di programma MSE-ENEA, ricerca di sistema elettrico

INDICE

Capitoli

1.Introduzione

2.Proprietà termo-fisiche

3.PCM

4.Policarbonato alveolare

5.Componenti schermanti

6.Prototipo di pannello

7.Analisi sperimentale

8.Concept applicativo

9.Conclusioni

10.Riferimenti

Bibliografia

CAPITOLO 1 Introduzione

Atanasiu B., "Principles for Nearly Zero Energy Buildings. Paving the way for effective implementation of policy requirements". Report Buildings Performance Institute Europe (BPIE), Brussels 2011

Direttiva 2010/31/EU del Parlamento Europeo e del Consiglio dell'Unione Europea emanata il 19 maggio 2010 relativa alla prestazione energetica degli edifici

D.M. 26/06/2015, "Adeguamento del decreto del Ministro dello sviluppo economico, 26 giugno 2009 - Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici"

Goia F., Perino M., Serra V., Zanghirella F., "Towards an active, responsive and solar building envelope". Journal of Green Building, 4 vol.5 (2011)

L.R. n. 3 dell'11 marzo 2015, "Disposizioni regionali in materia di semplificazione"

Perino M., "IEA Annex 44 - State of the art review of responsive building elements", vol.2, Aalborg University, 2008

Perino M., Serra V., Zanghirella F., Kindinis A., "Elementi responsivi e concetti integrati edificio/impianto". Rapporto sulle attività della IEA ECBS Annex 44. Report RSE 2009

www.annex44.civil.aau.dk

www.rehva.eu

CAPITOLO 2 Proprietà termo-fisiche

Augenti V., Stefanizzi P., "Considerazioni su soluzioni di involucro opaco in regime termico dinamico". Costruire in laterizio, 15(2008), pp. 50-53

Baratta A., Venturi L., "Prestazioni termiche di pareti perimetrali in regime dinamico". Costruire in laterizio, 122(2008), pp. 62-67

D.M. 26/06/2009, “Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici"

legge D.P.R. n.59 del 2 aprile 2009, "Regolamento di attuazione dell'articolo 4, comma 1, lettere a) e b), del decreto legislativo 19 agosto 2005, n. 192, concernente attuazione della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia"

monografia Fiorito F.f "Involucro edilizio e risparmio energetico", Dario Flaccovio Editore, Palermo 2009

report Gugliermetti F., Bisegna F., Monti L., "Linee guida per l'utilizzazione della luce naturale". Ricerca di Sistema Elettrico ENEA, Report RdS 2010

lezione Poli T., Pansa G., "Involucro trasparente e apporti solari gratuiti", Politecnico di Milano 2010

legge UNI 10840 del 2007, "Luce e illuminazione - Locali scolastici - Criteri generali per l'illuminazione artificiale e naturale"

legge UNI EN ISO 10077 del 2007, "Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti - Calcolo della trasmittanza termica"

legge UNI EN 12464-1 del 2004, ""Illuminazione dei luoghi di lavoro"

legge UNI EN ISO 13363 del 2008, "Dispositivi di protezione solare in combinazione con vetrate - Calcolo della trasmittanza solare e luminosa"

legge UNI EN 13786 del 2008, "Prestazione termica dei componenti per l'edilizia - Caratteristiche termiche dinamiche - Metodi di calcolo"

report Zinzi M., "Caratterizzazione e valutazione di materiali trasparenti innovativi e sistemi schermanti". Ricerca di Sistema Elettrico ENEA, Report RSE 2009

CAPITOLO 3 Phase Change Materials

articolo Alkan C., Sari A., Karaipekli A., Uzun O. "Preparation,characterization,and thermal properties of microencapsulated phase changematerial for thermal energy storage". Solar Energy Materials & Solar Cells, 93(2009), pp. 143-147

articolo Cabeza L.F., Castell A., Barreneche C., de Gracia A., Fernández A.I. "Materials used as PCM in thermal energy storage in buildings: A review". Renewable and Sustainable Ener-gy Reviews, 15 (2011), pp. 1675-1695 

Castellón C., Martorell l.f Fernández I., Manich A., Cabeza L. F., "Compatibility of plastic with phase change material (PCM)", linternational Journal of Energy Research, 35 (2011), PP- 765-771

Farid M.M., Khudhair A., Razack S., Al-Hallaj S. "A review on phase change energy storage: materials and applications". Energy Conversion and Management, 45 (2004), pp. 1597-1615

Farrell A.J., Norton B., Kennedy D.M., "Corrosive effects of salt hydrate phase change materials used with aluminium and copper". Journal of Materials ProcessingTechnology, 175 (2006), pp. 198-205

Ferrer G., Solé A., Barreneche C., Martorell I., Cabeza L.F., "Corrosion of metal containers for use in PCM energy storage". Renewable Energy, 76 (2015), pp. 465-469

Jamekhorshid A., Sadrameli S.M., Farid M. "A review of microencapsulation methods of phase change materials (PCMs) as a thermal energy storage (TES) medium". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 31(2014), pp. 531-542

Kalnaes S.E., Jelle B.P. "Phase change materials and products for building applications: A state-of-the-art review and future research opportunities". Energy and Buildings, 94 (2015), pp. 150-176

Karthikeyan M., Ramachandran T. "Review of thermal energy storage of micro and nanoencapsulated phase change materials". Materials Research Innovations, 7 vol. 18 (2014), pp. 541-554

Kenisarin M. "Thermophysical properties of some organic phase change materials for latent heat storage. A review". Solar Energy, 107 (2014), pp. 553-575

Kenisarin M., Mahkamov K. "Solar energy storage using phase change materials". Renewable & Sustainable Energy Reviews, 11 (2007), pp. 1913-1965

Lazzarin R., Noro M., Busato F., "Studio di sistemi di accumulo a cambiamento di fase nel solar cooling", Ricerca di Sistema Elettrico ENEA, Report RdS 2011

Meheling H., Cabeza L. "Heat and cold storage with PCM. An up to date introduction into basics and applications". Berlin, Springer 2009

Moreno P., Miró L., Solé A., Barreneche C., SoléC., Martorell I., Cabeza L.F., "Corrosion of metal and metal alloy containers in contact with phase change materials (PCM) for potential heating and cooling applications". Applied Energy, 125 (2014), pp. 238-245

articolo OroE., Mirò L., Barreneche C., Martorell I., Farid M.M., Cabeza L.F., "Corrosion of metal and polymer containers for use in PCM cold storage". Applied Energy, 109 (2013), pp. 449-453

articolo Osterman E., TyagiV.V., Butala V., Rahim N.A., Stritih U., "Review of PCM based cooling technologies for buildings". Energy and Buildings, 49 (2012), pp. 37-49

articolo Pasupathy A., Velraj R., Seeniraj R.V., "Phase change material-based building architecture for thermal management in residential and commercial establishments". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 12 (2008), pp. 39-64

articolo Sharma R.K., Ganesan P., Tyagi V.V., Metselaar H.S.C., Sandaran S.C. "Developments in organic solid-liquid phase change materials and their applications in thermal energy storage". Energy Conversion and Management, 95 (2015), pp. 193-228

articolo Sharma S.D., Sagora K. "Latent heat storage materials and systems: A review". International Journal of Green Energy, 1 vol. 2 (2005), pp. 1-56

articolo Sittisart P., Farid M.M. "Fire retardants for phase change materials". Applied Energy, 88 (2011) , pp. 3140-3145

articolo Tyagj V.V., Buddhi D. "PCM thermal storage in buildings: A state of art". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 11 (2007), pp. 1146-1166

articolo Tyagi V.V., Kaushik S.C., Tyagi S.K., Akiyama T. "Development of phase change materials based microencapsulated technology for buildings: A review". Renewable and Sustainable Energy Reviews, 15 (2011), pp. 1373-1391

articolo Zalba B., Marin J.M., Cabeza L., Mehling H. "Review on thermal energy storage with phase change materials, heat transfer analysis and applications". Applied Thermal Engeneering, 23 (2003), pp. 251-283

articolo Zhou D., Zhao C.Y.,Tian Y. "Review on thermal energy storage with phase change materials (PCMs) in building applications". Applied Energy, 92 (2012), pp. 593-605

articolo Zhu N., Ma Z., Wang S. "Dynamic characteristics and energy performance of building using phase change materials: a review". Energy Conversion and Management, 50 (2009), pp.3169-3181

www.rubitherm.com

www.climator.com

www.glassx.ch

www.entropysolutionsinc.com

www.pcmproducts.net

www.teappcm.com

www.cosella-dorken.com

www.micronal.de

www.cristopia.com

www.pcpaustralia.com.au

www.microteklabs.com

www.phasechangeenergy.com

www.outlast.com

www.pcm-solutions.com

CAPITOLO 4 Policarbonato alveolare

Brunetti G.L., "Serramenti e vetrazioni. Tecnologie Materiali Dettagli" Wolters Kluwer monografìa Italia, Milano 2012

Dott.Gallina, "Polycarbonate Systems", Catalogo Generale Prodotti Edilizia

Pezzin G., "Le materie plastiche e l'ambiente", Grafis, Bologna 1990

Rinaldi A., "Evoluzione delle materie plastiche nel design per l'edilizia 1945-1990", Franco Angeli, Milano 2014

Skeist I., "Le materie plastiche nell'edilizia", Albra editrice, Torino 1971

Saechtling H., Manuale delle materie plastiche, Tecniche Nuove, Milano 2009  

CAPITOLO 5 Componenti schermanti

articolo Borderon J., Virgone J., Cantin R., "Modeling and simulation of a phase change material system for improving summer comfort in domestic residence", Applied Energy, 140 (2015) , pp. 288-296

monografia Brivio S.F., "Schermature solari e tende tecniche. Metodi e soluzioni di progetto, tipologie, risparmio energetico", Monografie Arketipo, Gruppo 24 ore 2010

articolo Cao L., Su D., Tang Y., Fang G., Tang F., "Properties evaluation and applications of thermal energy storage materials in buildings", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 48(2015), pp.500-522

lezione Cappelletti F., "Involucro trasparente", IUAV Venezia 2011

articolo Fiorito F., "Phase-change materials for indoor comfort improvement in lightweight buildings. A parametric analysis for Australian climates", Energy Procedia, 57 ( 2014 ), pp. 2014- 2022

articolo Goia F., "Thermo-physical behaviour and energy performance assessment of PCM glazing system configurations: A numerical analysis", Frontiers of Architectural Research, 1 (2012), pp. 341-347.

articolo Grynninga S., Gustavsena A.,Time B., Jelle B.P., "Windows in the buildings of tomorrow: Energy losers or energy gainers?", Energy and Buildings, 61(2013), pp.185-192

articolo Halawadhi E.M., "Using phase change materials in window shutter to reduce the solar heat gain", Energy and Buildings, 47 (2012), pp. 421-429

articolo Hauer A., Mehling H., Schossig P., Yamaha M., Cabeza L., Martin V., Setterwall F., "Annex 17. Advanced Thermal Energy Storage through Phase Change Materials and Chemical Reactions - Feasibility Studies and Demonstration projects". Final Report IEA on Implementing Agreement on Energy Conservation through Energy Storage, 2008

articolo Ismail K.A.R., Henrìquez J.R., "Thermally effective windows with moving phase change material curtains", AppliedThermal Engineering, 21 (2001), pp. 1909-1923

articolo Silva T., Vicente R., Rodrigues F., Samagaio A., Cardoso C., "Development of a window shutter with phase change materials: Full scale outdoor experimental approach", Energy and Buildings, 88 (2015), pp. 110-121 

Silva T., Vicente R., Rodrigues F., Samagaio A., Cardoso C., "Performance of a window shutter with phase change material under summer Mediterranean climate conditions", Applied Thermal Engineering, 84 (2015) pp. 246-256

Tzempelikos A., Athienitis A.K., "The impact of shading design and control on building cooling and lighting demand", Solar Energy, 81 (2007), pp. 369-382

UNI EN14501 del 2005, "Tende e chiusure oscuranti - Benessere termico e visivo – Caratteristiche prestazionali e classificazione"

Weinlader H., Beck A., Fricke J., "PCM-facade-panel for daylighting and room heating", Solar Energy, 78 (2005), pp. 177-186

Zinzi M., Agnoli S., Fasano G., "Impatto dei sistemi schermanti sulle prestazioni energetiche ed illuminotecniche di edifici per uffici", Ricerca di Sistema Elettrico ENEA, Report RdS 2010

www.smartglass.com

C A PI TO LO 7 Validazione sperimentale

Goia F., Zinzi M., Carnielo E., Serra V., "Spectral and angular solar properties of a PCM- filled double glazing unit", Energy and Buildings, vol. 87 n. 1 (2015), pp. 302-312.

Nisa Khan M., "Understanding LED Illumination", CRC Press, Boca Raton 2014

Serra V, Zanghirella F., Perino M., "Expérimental évaluation of a climate façade: Energy efficiency and thermal comfort performance", Energy and Buildings, 42 (2010), pp. 50-62.

Zinzi M., "Caratterizzazione e valutazione di materiali trasparenti innovativi e sistemi schermanti", Ricerca di Sistema Elettrico ENEA, Report RSE/2009/9 

Tesi di laurea consultate

Bianco L., "Involucri trasparenti innovativi. Modellazione e sperimentazione su componenti dinamici e sistemi di facciata attivi", Dottorato di ricerca in innovazione tecnologica per l'ambiente costruito XXVI ciclo, Politecnico di Torino, 2014, relatori Valentina Serra, Marco Perino

Bozzola M., "Sistema di componenti in policarbonato alveolare estruso per l'impiego in campo edilizio e ortoflorovivaistico. Ricerca di innovazione di prodotto svolta in collaborazione con l'azienda Dott. Gallina s.r.l.", Dottorato di ricerca in innovazione tecnologica per l'architettura e il disegno industriale XVII ciclo, Politecnico di Torino, 2005, relatori Marco Filippi, Claudio Germak

Condò S., "I PCM e l'involucro edilizio: definizione progettuale di un sistema schermante", Facoltà di architettura II, Politecnico di Torino, aa. 2012-2013, relatore Orio de Paoli, correlatrice Valentina Serra

Coppola M., "L'uso dei materiali a cambiamento di fase per il comfort termico estivo nell'ambiente interno", Facoltà di architettura I, aa. 2007-2008, relatori Vincenzo Corrado, Simonetta Pagliolico

Divelli C., "PCMs: massa virtuale per involucri leggeri", Facoltà di architettura II, aa. 2006-2007, relatori Orio de Paoli, Elena Montacchini

Ferrua C., "L'intonaco come elemento attivo per il controllo termico invernale ed estivo: ricerca e sviluppo di formulazioni con aggregati vegetali, PCM e aerogel", Facoltà di architettura II, aa. 2011-2012, relatori Valentina Serra, Marco Dutto, Marco Massolino

Giampà B., Gindro G., "Inerzia trasparente: definizione progettuale e validazione sperimentale di un componente di facciata in policarbonato alveolare e PCM", Facoltà di architettura II, aa. 2009-2010, relatori Orio de Paoli, Elena Montacchini, correlatrice Valentina Serra

Giovannini L., "Design of an adaptive shading system for arid climates: theoretical, nu merical and experymental analysis", Facoltà di architettura I, aa. 2013-2014, relatori Valerio Maria Lo Verso, Valentina Serra

lennarella S., "Responsive transparent building envelopes: dal concept all'ottimizzazione energetica attraverso l'approccio del parametric design", Facoltà di architettura I, aa. 2014-2015, relatori Valentina Serra, Valerio Maria Lo Verso

Serru F., "I materiali a cambiamento di fase e le loro applicazioni nell'edilizia", Facoltà di ingegneria edile, aa. 2007-2008, relatori Carlo Caldera, Marco Perino