Il sole di mezzogiorno premendo un pulsante

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Una facciata semitrasparente realizzata con polimeri stampati è pronta per esser
Una facciata semitrasparente realizzata con polimeri stampati è pronta per essere testata con il sole artificiale. (Immagine: Politecnico di Zurigo)
Al Politecnico di Zurigo c’è una stanza in cui il sole splende premendo un pulsante, come a mezzogiorno nel Sahara o a gennaio a Berlino. I ricercatori la usano per testare sistemi, componenti e materiali edilizi di nuova concezione.

In che misura il nuovo materiale da costruzione protegge dal caldo di mezzogiorno a Marrakech? Come deve essere stampata la nuova facciata affinché non diventi troppo fredda nell’inverno berlinese e troppo calda in estate?

I ricercatori possono ora simulare tutto questo in un edificio grigio-argento sull’Hönggerberg, lo Zero Carbon Building Systems Lab. Il laboratorio è stato avviato da Arno Schlüter, professore di architettura e sistemi costruttivi dell’ETH.

Per edifici che sfruttano il sole

Nel nuovo laboratorio, i ricercatori possono testare in modo più semplice e rapido le prestazioni di sistemi, componenti e materiali edilizi di nuova concezione in diverse condizioni climatiche. La posizione del sole, la composizione della radiazione, la temperatura e l’umidità possono essere regolate in modo da corrispondere a quasi ogni punto della terra, in ogni giorno dell’anno.

Il fulcro del laboratorio è una novità mondiale: un sole artificiale composto da centinaia di potenti diodi luminosi, collegati a un braccio girevole, grazie al quale il sistema può imitare il percorso del sole in varie località del mondo. Il simulatore è stato sviluppato dal gruppo Schlüter in collaborazione con partner industriali.


Oltre alla stanza con il sole artificiale, ci sono altre due celle di prova sul lato sud dell’edificio, esposte alla luce naturale del sole e al clima esterno.

Testare i componenti più rapidamente

Una caratteristica particolare del laboratorio è che le pareti esterne, i soffitti e i pavimenti delle tre celle di ricerca possono essere scambiati e dotati di prototipi. In questo modo, i componenti edilizi che vengono sviluppati nel laboratorio di produzione robotica adiacente, ad esempio, possono essere immediatamente testati in dimensioni reali per verificarne le prestazioni e sviluppati più rapidamente.

Si tratta di una facciata semitrasparente in polimero stampato, la cui struttura scherma o lascia passare la luce solare a seconda dell’angolo di incidenza. Il progetto è stato sviluppato dal gruppo di Schlüter insieme ai ricercatori del gruppo dei professori dell’ETH Fabio Gramazio e Matthias Kohler e a quello di Benjamin Dillenburger nell’ambito del Centro nazionale di competenza per la ricerca (NCCR) Digital Fabrication.

Presto saranno testati anche componenti stampati in 3D per le facciate che possono condurre passivamente il calore solare dalla facciata all’interno degli edifici o, se necessario, avere un effetto isolante, grazie a una sofisticata macrostruttura.


Anche la facciata solare adattiva del gruppo Schlüter viene ulteriormente sviluppata in laboratorio. I suoi pannelli solari mobili si adattano alla posizione del sole, massimizzando così il guadagno energetico. Possono anche fornire ombra o lasciar passare i raggi solari, in modo da richiedere meno energia per il riscaldamento o il raffreddamento.

Nel laboratorio Zero Carbon Building Systems Lab, il sistema intelligente imparerà dalle interazioni degli utenti come allineare i pannelli per massimizzare la produzione di energia e il comfort. Poiché le stanze di ricerca sono accessibili e abitabili, è possibile includere e valutare anche il comportamento degli utenti.

Versoedifici a impatto climatico zero

Il laboratorio intende contribuire a rendere gli edifici neutri dal punto di vista climatico in termini di produzione e funzionamento. Schlüter afferma: "Se si vogliono ridurre le emissioni di gas serra degli edifici, i materiali, la tecnologia costruttiva e il comportamento degli occupanti svolgono tutti un ruolo. Nel laboratorio Zero Carbon Building Systems Lab possiamo studiare l’interazione di questi fattori".

Diverse discipline condurranno ricerche insieme nel laboratorio: Architetti e ingegneri civili con informatici e scienziati dei materiali. Il laboratorio avrà anche un ruolo importante nella formazione degli studenti: gli studenti di dottorato e di master, ad esempio, troveranno spazio per gli esperimenti e impareranno come si possono sviluppare edifici rispettosi del clima. Il laboratorio sarà aperto anche a ricercatori esterni e a collaborazioni industriali.
Michael Walther