Uno studio sul risparmio energetico che si può ottenere usando NanoceramiX su muri di edifici irraggiati

Geoscience Ltd

La Geoscience Ltd è un laboratorio di ricerca e sviluppo accreditato dal Governo Americano e svolge test termo-fisici su materiali e sistemi di isolamento da oltre 48 anni.


Il laboratorio Geoscience ha ricevuto credito, certificazione, e approvazione dalle seguenti agenzie:

  1. California Energy Commission (CEC) e Bureau of Home Furnishings;
  2. International Code Council;
  3. Dade County Building Code , Protocollo P A301-94;
  4. MIL-C-45662, attraverso la Loral Aeronutronic (Aeronutronic Ford Corporation);
  5. Special Process Supplier's Certification, con la Aerojet Liquid Rocket Company;
  6. Pacific Gas & Electric Company riconosce la Geoscience come Laboratorio qualificato per test su isolamento;
  7. Puget Sound Power riconosce la Geoscience come Laboratorio qualificato per test;
  8. San Diego Gas & Electric Company riconosce la Geoscience come Laboratorio qualificato per test;
  9. Oregon Department of Energy riconosce la Geoscience come Laboratorio qualificato per test su isolamento;
  10. Canadian General Standards Board ha riconosciuto il Laboratorio Geoscience qualificato per eseguire test per isolamento delle strutture Canadesi;
  11. Cytec Fiberite ha certificato il Laboratorio Geoscience come altamente qualificato per il controllo qualitativo;
  12. Da oltre 40 anni la Geoscience ha eseguito contratti di ricerca per agenzie governative come AEC, ERDA, DOE, NASA, ONR, USAF, e per la USN Laboratorio di Ingegneria Civile a Port Hueneme. Ha inoltre portato avanti per le suddette agenzie anche attività relative alla misurazione della conduttività termica, al coefficiente di espansione, al calore specifico, all'emissione, alla viscosità, ecc. Le suddette Agenzie hanno effettuato controlli sui parametri di valutazione utilizzati dalla Geoscience e, nel corso degli anni, il Governo ha sempre accettato e utilizzato i dati della Geoscience relativi ai programmi di conservazione energetica.

La Geoscience è anche coinvolta in una serie di attività relative alle proprietà termiche con organizzazioni istituzionali e società tecniche, per esempio la Canadian National Research Council, il Comitato ASTM C-16 e l'ASHRAE (la Società Ingegneristica Americana per il Riscaldamento, la Refrigerazione e l'Aria Condizionata, impegnata in tecnologie avanzate per promuovere un mondo ecosostenibile).


Introduzione al test

I laboratori Geoscience sono stati incaricati dalla Tech Traders (la casa produttrice di NanoceramiX e delle vernici Insualdd) di diversi studi relativi al risparmio energetico che si ottiene utilizzando NanoceramiX sull'esterno dell'involucro edilizio. Un primo studio riguardava la comparazione delle temperature superficiali di pannelli verniciati con pittura nanoceramizzata o con pittura ordinaria, e le relative misurazioni di flusso di calore.
Un secondo incarico è stato relativo alla determinazione delle resistenze termiche addizionali che si sarebbero dovute aggiungere a sistemi murari isolati, pitturati con vernici ordinarie, per ottenere quei flussi termici ridotti attraverso un sistema murario trattato all'esterno con NanoceramiX.
L'ultimo compito è stato definire di un modello matematico di paramento in modo da sviluppare equazioni per calcolare la performance termica del muro al variare dei parametri del sistema murario.


Modello matematico del calore per muro o copertura

E' stato utilizzato un modello elementare che fornisce il regime stazionario della temperatura del muro o della copertura ed il fabbisogno termico per mantenere una temperatura ambiente in funzione delle condizioni esterne.
Il bilancio termico per questo sistema è:

L'equazione utilizzata per determinare il carico del condizionamento dell'aria è:


Il sistema sperimentale

Un pannello di prova avente un valore di resistenza termica tipico di un muro di costruzione, pari a 2.1 [m2 °C/W], è stato attrezzato con termocoppie superficiali ed un sottile termoflussimetro tarato. Il paramento verticale è stato posto davanti una batteria di lampade solari che fornivano l'irraggiamento solare simulato. Il termoflussimetro è stato posizionato nel centro del pannello verticale.

Il calore assorbito dalla superficie frontale del pannello si disperde:


La procedura di prova

Fotografia del millivoltometro
con log e del gruppo di lampade solari

Misurando le temperature superficiali del pannello sul lato caldo e freddo, le temperature anteriori e posteriori dell'aria, ed flussi di calore, i valori di R del sistema sono stati determinati.
Dai due gruppi di dati, è stato ricavato il risparmio energetico e la resistenza termica addizionale che avrebbe dovuto essere aggiunta ad un pannello con verniciatura ordinaria per ottenere il ridotto flusso di calore ottenuto utilizzando NanoceramiX. In altre parole, questo valore corrisponde alla resistenza termica di due strati di vernice contenente NanoceramiX.


I risultati

I risultati del test per il pannello isolante con la superficie verniciata con due strati di vernice contenente NanoceramiX sono:

I risultati del test per il pannello isolante con la superficie esterna pitturata con vernice ordinaria (colore verde chiaro) sono:

Sulla base dei due set di dati, il risparmio energetico ottenibile utilizzando la vernice contenente NanoceramiX in luogo di una vernice ordinaria è:

(16.5 - 11.2/16.5) x 100 = 32%

Va sottolineato che, se si aggiunge una resistenza termica addizionale di R=1.05 [m2 °C/W] al paramento con una pittura ordinaria sulla superficie esterna, il maggior flusso di calore che entra nell'edificio, nominalmente pari a 16.5 [W/m2 °C], si riduce al flusso di 11.2 [W/m2 °C], che è il valore del muro trattato con NanoceramiX.
Tale resistenza addizionale è stata calcolata attraverso un procedimento iterativo utilizzando l'equazione (1) ed iterando Rr ed q/A, e corrisponde alla resistenza termica applicata al sistema in seguito all'aggiunta di NanoceramiX nei due strati di vernice ordinaria.


Commenti aggiuntivi

Va precisato infine che il risparmio energetico non è funzione soltanto della riflessione solare e dell'emissività IR, ma anche della Rr e delle informazioni sulla temperatura del sistema. Va anche notato che le pitture ordinarie possono avere un range di riflettività solare ed emissività IR, in funzione della loro composizione chimica.

Conclusioni

L'applicazione di due strati di pittura ordinaria contenente NanoceramiX nelle dosi consigliate, comporta un incremento della resistenza termica al calore radiante del muro o della copertura trattata pari a 1.05 m2 °C/W.

Certificazione originale dei laboratori Geoscience Ltd - dal sito dei produttori americani di NanoceramiX, www.insuladd.com , alla pagina http://www.insuladd.com/media/insuladd/docs/research/R-value-Geoscience-Report.pdf. La versione originale è in inglese, le unità di misura utilizzate sono quelle anglosassoni (feet, gradi Fahreneit e BTU), e sono state convertite in valori equivalenti con unità di misura europee (metri, gradi centigradi e watt).