Eden project, Vector Foiltec
L’Etilene TetraFluoro Etilene (ETFE) è un copolimero di Etilene e Fluoroetilene inventato da DuPont negli anni quaranta attualmente utilizzato in un ampia gamma di applicazioni. È un polimero termoplastico parzialmente florurato con una struttura semi-cristallina (33% cristallino) ed è conosciuto come uno dei più stabili composti chimici, con una notevole resistenza ai danni provocati alla luce ultravioletta e all’inquinamento atmosferico. Il materiale ha una aspettativa di vita di almeno 20 anni senza la minima alterazione delle proprietà ottiche e autopulenti.
I film in ETFE utilizzati in architettura ed edilizia per coperture e facciate trasparenti hanno uno spessore variabile tra 50?m e 300?m e, grazie alla ridotta densità del materiale, hanno un peso totale al metro quadro estremamente ridotto e variabile tra i 90 gr/mq e i 530 gr/mq.
La trasparenza dei film in ETFE, pari al 90-95% della radiazione luminosa complessiva e all’83-88% del campo ultravioletto, è uno dei punti di forza di questo materiale che permette di ottenere un’ottima resa dei colori in grazie alla luce naturale, di combattere in modo naturale funghi e batteri (per via della trasparenza alla radiazione UV) e di massimizzare l’effetto serra (grazie all’alto assorbimento nello spettro degli infrarossi) molto apprezzato in agricoltura e in edifici con serre solari.
L’unico limite in termini di prestazioni ottiche di pannelli e cuscini in ETFE di copertura e facciata è rappresentato dalla lieve distorsione delle immagini, dovuto alla curvatura dei cuscini, e dalla diffusione relativamente alta (1.5-3%) che porta ad un effetto leggermente “lattiginoso” quando si guarda in trasparenza il materiale.
Le performance termiche dell’ETFE sono il risultato di una complessa combinazione dei meccanismi di conduzione, convezione, radiazione ed emissività del film utilizzato e della qualità dei dettagli di bordo in termini di tenuta all’aria e di interruzione dei ponti termici. A seconda del numero di film impiegati, in genere da un minimo di due ad un massimo di cinque, il valore di trasmittanza termica U varia da un massimo di 2.94 W/mqK a un minimo di 1.18 W/mqK con ulteriori vantaggi legati alle ridotte infiltrazioni d’aria (0.35 W/mqK), alla relativamente alta temperatura del layer interno, al ridotto numero di giunzioni e alla possibilità di personalizzare le proprietà del materiale con apposite colorazioni del materiale o pattern riflettenti applicati in superficie.
Le proprietà acustiche degli involucri in ETFE sono inevitabilmente compromesse dall’assenza di massa in questo tipo di strutture, con il risultato che, per un cuscino standard, il valore di isolamento Rw può esser stimato pari a 8 dB. Le onde sonore passano attraverso il film con estrema facilità il che rappresenta un forte limite in termini di protezione dal rumore esterno ma allo stesso tempo previene la riflessione del rumore interno. Le prestazioni sonore possono essere migliorate tramite una sorta di risuonatore di Helmholtz (calibrato per l’assorbimento di una specifica frequenza sonora) o tramite una rete di protezione esterna che ha lo scopo di aumentare la massa superficiale dell’involucro e un abbattimento del rumore in caso di pioggia.
Diversi studi relativi ai all’impatto ambientale dei sistemi costruttivi in ETFE hanno evidenziato come gli involucri e le coperture in l’ETFE siano una delle tecnologie più promettenti in ambito edilizio. La leggerezza finale del sistema di involucro permette di minimizzare l’energia necessaria per il trasporto del materiale e l’energia inglobata nella carpenteria di supporto (molto più leggera di una struttura equivalente rivestita in vetro). Inoltre, considerato che la vita utile di una facciata o copertura in ETFE può facilmente raggiungere i 40 anni in condizioni ottimali, i risparmi energetici dovuti alla minore illuminazione artificiale e ai guadagni termici durante la stagione invernale permettono di ridurre considerevolmente l’impatto dell’edificio sull’ambiente. In aggiunta, a fine vita i fogli in ETFE possono essere interamente riciclati e riutilizzati sotto forma di altri componenti quali valvole ed accessori.
Per quanto riguarda il comportamento al fuoco, i film in ETFE per l’architettura sono classificati come B1 dall’istituto di standardizzazione tedesco riconosciuto in diversi stati (Unione Europea, Stati Uniti, Russia, Cina etc.). Il materiale è combustibile ma poco infiammabile e auto estinguente. Inoltre, uno degli aspetti chiave è rappresentato dal punto di fusione del materiale (275°C) che permette la rottura del film in caso di incendio e la conseguente ventilazione degli ambienti sottostante prevenendo il rischio di esplosioni, il collasso dell’intera struttura e il soffocamento degli occupanti dovuto alla concentrazione dei fumi. A tale scopo gli atrii coperti in ETFE possono essere considerati equivalenti agli spazi esterni ai fini della progettazione antincendio ed equipaggiati con sistemi di controllo aggiuntivi quali estrattori meccanici o sistemi di apertura d’emergenza ottenuti integrando filamenti metallici lungo i bordi dei cuscini i modo da poter tagliare il film in ETFE riscaldando elettricamente il filamento in presenza di fumo.
La progettazione strutturale delle strutture in ETFE è approfondita in un post dedicato che può essere trovato qui: http://www.macotechnology.com/blog/il-progetto-di-coperture-in-etfe/