TerMaLab
Il “Laboratorio di test materiali termochimici” è un impianto sperimentale realizzato per studiare e testare materiali per l’accumulo stagionale di calore. Il cuore dell’attività riguarda lo sviluppo di materiali e processi termochimici. L’attività si è concentrata sullo sviluppo di materiali a base di solfato di magnesio, depositati su supporti porosi (sia sintetici che naturali), capaci di assorbire e rilasciare energia termica. Sono stati, inoltre, progettate e realizzate diverse configurazioni d’esercizio con vari sistemi di movimentazione e accumulo materiale termochimico e con reattori di diversa taglia e tipologia, tra cui un innovativo reattore-scambiatore da 6 kg, che separa il flusso di reazione da quello di trasferimento termico, consentendo una più facile gestione delle condizioni igrometriche dell’utenza. Il sistema è stato testato in laboratorio e simulato in un modello numerico integrato con un edificio, per valutarne le prestazioni stagionali.
Il “Laboratorio di test materiali termochimici” è un impianto sperimentale avanzato, progettato per studiare e validare materiali, processi e sistemi per l’accumulo di calore stagionale tramite reazioni termochimiche. Il laboratorio è dotato di diverse configurazioni di reattori, tra cui un reattore-scambiatore innovativo, capace di separare il flusso di reazione da quello di trasferimento termico all’utenza. L’attività ha visto lo sviluppo e la caratterizzazione di materiali compositi a base di solfato di magnesio eptaidrato (MgSO₄·7H₂O), depositati su supporti porosi ottimizzati. Sono stati utilizzati sia supporti sintetici (come gli allumino-silicati) sia naturali (come la vermiculite espansa e i carboni attivi). I materiali sono stati sottoposti a cicli ripetuti di adsorbimento e desorbimento del vapore, utilizzando un impianto da laboratorio, appositamente progettato e costruito. Inoltre, l’attività ha visto lo sviluppo e caratterizzazione di un processo termochimico che vede l’impiego di un reattore-scambiatore, evoluzione rispetto ai sistemi adiabatici tradizionali, composto da canali separati per il passaggio dell’aria di reazione che investe i materiali termichimici e dell’aria destinata all’utenza (fluido termovettore), separati da sottili piastre in alluminio che permettono il trasferimento di calore. Questa configurazione consente uno scambio termico indiretto molto efficace in applicazioni dove è importante mantenere il comfort termo-igrometrico dell’utenza. In parallelo, è stato sviluppato un modello numerico dettagliato (1+1D) del reattore, validato con i dati sperimentali, in grado di simulare le principali variabili operative e supportare l’ottimizzazione del progetto. Inoltre, è stato integrato un modello edificio/impianto in ambiente TRNSYS, che consente di valutare le prestazioni energetiche stagionali del sistema in scenari reali, come il riscaldamento domestico.
Il laboratorio e i relativi sviluppi tecnologici trovano applicazione in diversi ambiti:
- Accumulo stagionale di energia termica: il sistema consente di immagazzinare calore durante l’estate (es. utilizzando energia solare) e rilasciarlo in inverno, contribuendo alla decarbonizzazione del riscaldamento residenziale.
- Sistemi Heating, Ventilation, and Air Conditioning (HVAC) avanzati: grazie al reattore-scambiatore, è possibile integrare l’accumulo termochimico in impianti di ventilazione meccanica controllata, mantenendo il comfort igrometrico.
- Edifici a energia quasi zero (nZEB): il sistema può essere integrato in edifici ad alta efficienza energetica, riducendo la dipendenza da fonti fossili e migliorando l’autonomia energetica.
- Ricerca e sviluppo: il laboratorio è uno strumento fondamentale per enti di ricerca, università e aziende che operano nel settore dell’energia, dei materiali avanzati e della sostenibilità ambientale.
- Industria impiantistica e manifatturiera: i risultati ottenuti possono essere trasferiti a scala industriale per la progettazione di sistemi di accumulo termochimico modulari e scalabili.
- Centri di ricerca come RSE e università;
- Aziende attive nella progettazione di impianti termici e solari;
- Policy maker e enti pubblici interessati alla transizione energetica e alla riduzione delle emissioni.