L'Indice di Riflettanza Solare (SRI) è un parametro che misura la capacità di un materiale di riflettere l'energia solare incidente. È un'unità di misura normalizzata che combina la riflettanza solare (SR) e l’emissività termica (ε).
In altre parole, l'SRI indica la capacità di un materiale di isolare termicamente (mediante protezione del substrato) quando esposto alla luce solare. Si esprime in scala da 1-100, anche se sono possibili valori negativi o superiori a 100.
I materiali con SRI più elevato hanno un incremento più basso della propria temperatura se esposti alla radiazione solare, in altre parole la superficie esposta all’irraggiamento solare rimarrà “fresca”.
Si parla infatti di “cool material” o “cool roof” per indicare quei materiali o quelle coperture con un alto SRI.
L'Indice di Riflettanza Solare è comunemente applicato a materiali utilizzati in superfici esterne, come coperture per tetti, pavimentazioni, vetri, serramenti, vernici, rivestimenti e altri materiali da costruzione.
Analogamente, l'Indice di Riflettanza Solare viene determinato per tutte quelle applicazioni industriali che prevedono esposizione ad irraggiamento diretto e nelle quali occorre ridurre le interazioni con l'ambiente o con una sorgente di calore/luminosa. Ad esempio: tubazioni greggio, piping impianti petrolchimici, superfici esposte ad impianti che lavorano ad alta temperatura (bruciatori, ecc.), materiali in ambito solare (pannelli fotovoltaici - FV, pannelli termodinamici a concentrazione - CSP Concentrating Solar Power, ecc.)...
In generale, i materiali ad alto Indice di Riflettanza Solare possono contribuire a ridurre il carico termico degli edifici o degli impianti e a migliorare il comfort termico e l’efficienza energetica di processo.
Come noto, tra le fonti principali di emissioni di CO2 in atmosfera ci sono gli edifici. Il contenimento del surriscaldamento su scala urbana, il cosiddetto effetto “isola di calore”, così come la riduzione dei consumi energetici per il raffrescamento degli edifici, sono temi particolarmente sentiti non solo a livello nazionale, ma anche su scala europea e mondiale.
L'indice di riflettanza solare (SRI) può contribuire al comfort termico in ambito domestico in diversi modi:
Riduzione del carico termico: Materiali con un alto valore di SRI, come tetti e pavimentazioni riflettenti, hanno la capacità di riflettere una maggiore quantità di radiazione solare anziché assorbirla. Ciò riduce il calore assorbito dall'edificio e, di conseguenza, il carico termico interno. Un carico termico ridotto significa che l'ambiente interno richiede meno energia per il raffreddamento, contribuendo a un maggiore comfort termico.
Riduzione dell'effetto isola di calore urbano: L'effetto isola di calore urbano si verifica quando le aree urbane diventano significativamente più calde rispetto alle zone circostanti a causa dell'accumulo di calore dalle superfici e dalle strutture artificiali. L'utilizzo di materiali con un alto SRI può contribuire a ridurre l'effetto isola di calore urbano riflettendo una maggiore quantità di radiazione solare. Ciò aiuta a mantenere le temperature più basse nell'ambiente urbano, migliorando il comfort termico per i residenti.
Riduzione del fabbisogno di energia per il raffrescamento: L'adozione di materiali con un alto SRI può ridurre la dipendenza dai sistemi di raffrescamento meccanici, (aria condizionata). Utilizzando materiali che riflettono l'energia solare, si riduce la necessità di raffreddare l'ambiente tramite dispositivi energetici. Ciò non solo contribuisce a un maggiore comfort termico, ma anche a una maggiore efficienza energetica e a una riduzione dei costi operativi.
Maggiore durata degli elementi costruttivi: I materiali con un alto SRI tendono a riflettere una maggiore quantità di energia solare, riducendo così l'assorbimento di calore.
Complessivamente, l'utilizzo di materiali con un alto SRI può favorire un ambiente domestico più confortevole dal punto di vista termico, riducendo il carico termico, l'effetto isola di calore urbano e la dipendenza da sistemi di raffreddamento meccanici.
Già a partire dai primi anni 2000 sono state emesse le prime direttive europee con l’intento di dare indicazioni per affrontare il tema energetico degli edifici, sia con la finalità di riduzione dei consumi energetici sia di miglioramento del benessere abitativo.
Ad oggi, in Italia, sono entrati in vigore diversi provvedimenti cogenti, tra cui il Decreto Requisiti Minimi del 26 giugno 2015 che definisce a tutti gli effetti le regole e i limiti da rispettare per la progettazione e riqualificazione degli edifici nell’ottica di un risparmio energetico e comfort termico.
E da ultimo il DM 23 giugno 2022 n. 256, G.U. n. 183 del 6 agosto 2022 - in vigore dal 4 dicembre 2022 (il cosiddetto Decreto CAM) che stabilisce l’adozione di criteri ambientali minimi per l'edilizia (CAM), allineandosi così alle strategie di tutela ambientale già diffuse a livello internazionale.
Per quanto riguarda l’SRI, nella sezione 2.2.6 relativa alla “Riduzione dell’impatto sul microclima e dell’inquinamento atmosferico”, per le superfici impermeabili è previsto l’uso di materiali ad alto indice di riflessione solare come segue:
Alle misure di tipo cogente, si aggiungono provvedimenti con carattere volontario, tra questi vi sono in particolare i protocolli ambientali quali LEED® (Leadership in Energy and Environmental Design) e ITACA ((UNI/PdR 13:2015).
Il test SRI viene eseguito presso il Laboratorio di Analisi chimico-fisiche di Certimac su diverse tipologie di materiali destinati all’involucro edilizio o alle superfici esterne (coperture, materiali isolanti, facciate ventilate, piastrelle ceramiche, guaine, intonaci, vernici, …) e sui materiali destinati a tutte quelle applicazioni industriali che prevedono esposizione ad irraggiamento diretto e nelle quali occorre ridurre le interazioni con l'ambiente o con una sorgente di calore/luminosa.
L’indice viene ottenuto secondo un apposito standard definito dalla norma ASTM E1980-11 e dalla ASTM E903-12, mettendo in relazione due valori specifici ottenuti in laboratorio: l’emissività termica (calore che il materiale emette) e la riflettanza solare (capacità del materiale di riflettere la radiazione solare).
La riflettanza solare è la misura della frazione di radiazione solare incidente che viene riflessa da una superficie irradiata. Il valore varia tra 0 e 1, rispettivamente una superficie totalmente assorbente e una totalmente disperdente. Più il valore di riflettanza è vicino allo 0 meno il materiale ha capacità di riflettere la radiazione solare.
L’emissività termica è invece la frazione di energia irraggiata dal materiale rispetto all’energia irraggiata da un corpo nero alla stessa temperatura e assume valori tra 0 e 1. Dipende da fattori quali temperatura, angolo di emissione, lunghezza d’onda e finitura superficiale del corpo osservato.
Se ci si fermasse solo a queste due definizioni si potrebbe dedurre che un ridotto valore di assorbimento solare e un elevato valore di emissività permettono a un materiale di non surriscaldarsi e di disperdere molta energia per irraggiamento.
Tuttavia questo non basta perché è importante conoscere anche l’attitudine del materiale a disperdere energia sotto forma di irraggiamento. Il parametro che unisce questi aspetti è l’indice di riflettanza (SRI) e sempre più le normative, sia cogenti che volontarie, si concentrano su questo valore.
La riflettanza solare e l’emissività termica vengono misurate presso Certimac mediante uno spettrofotometro UV-VIS-NIR e un emissometro conformemente alle norme ASTM E 903 e ASTM C1371-15 e ASTM E1980-11. Dai due valori sperimentali così ottenuti si ricava l’indice SRI.
Estensione nel NIR e sfera sono fondamentali per la misurazione della riflettanza: di solito lo spettrofotometro opera nel campo dell'UV-Vis (tra i 190 e gli 800 nanometri) e si usa per fare misure su soluzioni, mentre per l'SRI si lavora nel campo del NIR (Near Infra-Red: dagli 800 ai 3000 nanometri) e si opera su campioni solidi.
Oltre al test SRI, Certimac esegue analisi e prove di laboratorio per caratterizzare il comportamento fisico, chimico, meccanico e termico di più 600 tipologie di prodotti e materiali per applicazioni in edilizia, industria, logistica, trasporti ed energy management.
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