Raffrescamento radiativo passivo: la soluzione per raffrescare senza l’uso di energia

11/06/2025 - Il raffrescamento radiativo passivo rappresenta una delle soluzioni più innovative per ridurre la temperatura degli edifici in modo naturale, senza l’uso di energia. Grazie a materiali capaci di riflettere la radiazione solare e disperdere il calore verso il cielo notturno e perfino diurno, questa tecnologia si distingue per la sua efficienza e sostenibilità. Sempre più studi e progetti europei ne stanno testando le applicazioni reali, aprendo la strada a nuovi standard per l’edilizia a basso impatto ambientale.
 

Il problema del raffrescamento

Il problema del raffrescamento degli edifici sta diventando, a livello mondiale, sempre più pressante. Da un lato, infatti, stiamo assistendo ad una accelerazione del riscaldamento globale: l'Organizzazione Meteorologica Mondiale ha certificato il 2024 come l'anno più caldo mai registrato, superando il precedente record del 2023.
 
Dall’altro lato una crescente fetta di popolazione mondiale ambisce a livelli di comfort sempre più elevati. Si stima, quindi, che tutto ciò condurrà ad una richiesta di potenza di raffrescamento sempre maggiore. Avere sistemi di raffrescamento più efficienti e sostenibili e quindi condizione necessaria per mitigare gli impatti di tale crescita, in termini costi, capacità e resilienza della rete elettrica, emissioni di CO₂ (anche causate dagli f-gas).
 

Le tecniche di raffrescamento tradizionali

Tradizionalmente il problema del raffrescamento degli edifici è sempre stato affrontato su due fronti: quello della riduzione dei fabbisogni e quello della sottrazione del calore dagli edifici (tipicamente tramite pompe di calore).
 
La riduzione dei fabbisogni di raffrescamento del fabbricato è possibile, in particolare nella fase progettuale di un edificio, adottando determinate accortezze architettoniche, studiando gli ombreggiamenti e prevedendo sistemi di schermatura solare, soprattutto sui componenti trasparenti, per far sì che gli ambienti si surriscaldino il meno possibile.
 
Dopo aver minimizzato i fabbisogni, tipicamente si ricorre agli impianti tecnici. I più diffusi sono sicuramente quelli che prevedono l’utilizzo di macchine frigorifere, che altro non sono che pompe di calore in grado di asportare il calore dagli edifici. Tutta una serie di altre tecniche, come ad esempio il free cooling aeraulico, possono essere più o meno efficaci a seconda della tipologia di edifici e della zona climatica.
 
Tutte queste tecniche, seppur efficaci e molto diffuse, sono però caratterizzate dal fatto che o si limitano a ridurre i fabbisogni, in modo passivo, come ad esempio le schermature solari, oppure, per raffrescare devono necessariamente far ricorso ad energia, come ad esempio le pompe di calore. Nessuna di esse, quindi, è in grado di fornire un raffreddamento che sia al tempo stesso effettivo e passivo, cioè senza il ricorso di energia.
 

Il Raffreddamento Radiativo Passivo Diurno

Il Raffreddamento Radiativo Passivo Diurno (in inglese Passive Radiative Cooling, PRC), invece, è una tecnica che, attraverso l’utilizzo di materiali dalle particolari proprietà, riesce a produrre un raffreddamento  passivo di elementi dell’edificio. Questo fenomeno è possibile grazie a materiali mostrano un'eccezionale riflettività nella gamma di lunghezze d'onda solari, combinata con una pronunciata emissività nella gamma di lunghezze d'onda della finestra di trasparenza atmosferica (8-13 μm).
 
Grazie a questa particolare risposta spettrale, tali materiali sono in grado di raggiungere temperature di stagnazione inferiori a quella ambiente quando esposti al cielo (anche durante il giorno e anche se sottoposti a luce diretta). Vi è quindi una irradiazione di calore verso il pozzo freddo dello spazio (che è sempre più freddo dell’aria ambiente). Si ottiene così una potenza di raffreddamento netta (per irraggiamento) che può essere utilizzata per vari scopi.
 

I materiali per il raffrescamento radiativo passivo (PRC)

I materiali per il raffrescamento radiativo passivo possono includere specchi riflettenti speculari, membrane adesive o magnetiche, schiume o ceramiche porose, nonché formulazioni di vernici spruzzabili. Questi prodotti non devono essere confusi con le tradizionali vernici e prodotti "Cool Roof", tipicamente caratterizzati da una risposta spettrale ampiamente insufficiente a fornire un raffreddamento netto.
 

Il principio di funzionamento dei materiali PRC

Il principio di funzionamento generale dei materiali PRC è esemplificato nell'immagine sottostante. Durante il giorno, ogni materiale è soggetto all'irradianza solare (area ombreggiata gialla) e all'irradianza atmosferica (area ombreggiata rossa). Supponendo che il materiale sia in grado di riflettere tutta la radiazione in entrata a lunghezze d'onda solari e infrarosse, tranne nell'intervallo tra 8 e 13 μm, allora il materiale sperimenterà un flusso radiativo netto negativo, facendogli raggiungere una temperatura di equilibrio inferiore a quella ambiente.

 
 

Il progetto PaRaMetriC

A proposito di questi materiali, citiamo il progetto PaRaMetriC. Tale progetto, finanziato dal Partenariato Europeo per la Metrologia e cofinanziato dal programma di ricerca e innovazione Horizon Europe dell'Unione Europea e dagli Stati partecipanti, mira a sviluppare un quadro affidabile per valutare e confrontare accuratamente le prestazioni dei materiali per il raffreddamento radiativo passivo. Ciò comporta, tra le altre cose, anche lo sviluppo di metodi accurati e tracciabili per la determinazione delle proprietà dei materiali e la definizione di protocolli per la misurazione affidabile dei materiali PRCD in condizioni reali.
 
Il progetto mira, quindi, a esplorare le implementazioni pratiche delle tecnologie PDRC in scenari applicativi reali, quantificare il risparmio energetico ottenuto da queste soluzioni passive e valutare il loro potenziale contributo alla mitigazione dell'effetto isola di calore urbano. Grazie al carattere interdisciplinare di questa ricerca, che tocca aspetti dalla metrologia termica alla fotonica, alla scienza dei materiali e alla fisica atmosferica, il consorzio PaRaMetriC sfrutta l'esperienza di diversi istituti di ricerca e aziende private con sede in dieci paesi. Per maggiori informazioni: https://parametric.inrim.it
 

Raffrescamento radiativo passivo, conclusioni

Il raffreddamento radiativo passivo, grazie alle proprietà di alcuni particolari materiali, si distingue rispetto alle altre tecnologie tradizionali di raffrescamento per due ragioni:
1. il suo effetto di refrigerazione non richiede alcun apporto di energia;
2. è l'unica tecnologia in grado di espellere calore dal pianeta, anziché scaricarlo nell'ambiente.
 
È quindi opportuna la ricerca anche in questo ambito anche al fine di aumentare la consapevolezza di queste qualità uniche di questa nuova tecnologia emergente e fornire il supporto normativo per la sua diffusione.
 
In tal senso anche la normazione può rivestire un ruolo importante. Infatti, attualmente mancano metodi per la prova dell'emissività che tengano conto di tutta la dimensione spettrale (valutando separatamente l'emissività di diverse bande spettrali all'interno e all'esterno delle lunghezze d'onda della trasparenza atmosferica) e, idealmente, del dominio angolare.