Materiali a cambiamento di fase per l'edilizia

I materiali a cambiamento di fase, Phase Change Material (PCM) nella terminologia anglosassone, sono materiali che, sfruttando l’energia termica latente scambiata a temperatura costante durante i passaggi di fase, accumulano grandi quantità di energia  mantenendo pressoché costante la propria temperatura. I materiali a cambiamento di fase con una temperatura di fusione molto vicina ai livelli di comfort, utilizzati per l’involucro edilizio contribuiscono alla riduzione dei consumi energetici sia nella stagione invernale che in quella estiva. Riescono infatti ad incrementare l’inerzia termica dell’involucro edilizio mantenendone al contempo la temperatura pressoché inalterata, stabile intorno al punto di fusione del materiale. La scelta della tipologia di materiale e il suo dimensionamento devono dunque avvenire sulla base delle variazioni termiche che normalmente si registrano nell’arco della giornata: è essenziale che il materiale abbia una temperatura di fusione compatibile con l’uso che ne verrà fatto, e che il suo volume sia tale da permettere quotidianamente la liquefazione e la successiva solidificazione dell’intera massa. Oltre a considerare questi aspetti, nella scelta del materiale a cambiamento di fase è necessario valutare anche le seguenti proprietà:
il calore latente di fusione deve essere elevato per avere degli scambi di energia termica il più possibile isotermi;
la densità deve essere discretamente alta al fine minimizzare le dimensioni necessarie ad ottenere delle prestazioni soddisfacenti;
la stabilità chimica è essenziale per evitare la rapida perdita delle prestazioni nel tempo;
la compatibilità con i materiali da costruzione con cui dovrà entrare in contatto;
la disponibilità in natura e la facilità di reperimento, che dovrebbero determinarne anche un costo accessibile;
una tossicità nulla.
Attualmente i PCM più sperimentati in edilizia, perché rispondono a queste caratteristiche, sono i compositi organici paraffinici e idrocarburi ottenibili come sottoprodotti della raffinazione del  petrolio o per polimerizzazione, e alcuni inorganici come sali idrati. I sistemi di contenimento utilizzati sono il macro e micro incapsulamento e l'immersione in matrici porose.