Stratigrafia Part II.


L’autore di questo post è l’architetto Davide Reggiani.

COME SCEGLIERE IL MATERIALE TERMOISOLANTE PIÙ ADATTO AL PROGETTO

Nel precedente post abbiamo definito i parametri che caratterizzano le prestazioni termiche (invernali ed estive) di un elemento costruttivo.

Vediamo adesso di analizzare le caratteristiche di alcuni dei materiali utilizzati nella costruzione come isolanti termici, che sono tra gli elementi che maggiormente influenzano queste prestazioni.

Tra le varie caratteristiche fisiche che definiscono un materiale, quelle che maggiormente ne influenzano le prestazioni termoisolanti sono fondamentalmente tre: la TRASMITTANZA TERMICA, la DENSITÀ ed il CALORE SPECIFICO.

TRASMITTANZA TERMICA (λ), espressa in W/mK.

Rappresenta la capacità teorica di un materiale omogeneo a lasciarsi attraversare dal calore.

Tanto minore la λ di un materiale, tanto maggiore sarà la sua capacita isolante.

DENSITÀ (ρ), espressa in Kg/m3.

È una definizione banale, ma rappresenta il quoziente tra il peso di un materiale ed il suo volume.

CALORE SPECIFICO (c), espresso in J/kgK.

Rappresenta la quantità di calore necessaria ad aumentare di un grado di temperatura una massa di un kg di materiale.

Tanto maggiore la c di un materiale tanto maggiore sarà la sua capacità di accumulare energia.

Sono considerati termoisolanti i materiali caratterizzati da un valore di λ inferiore a 0,1W/mK.

La TRASMITTANZA TERMICA STAZIONARIA (U) di un elemento costruttivo sarà quindi direttamente proporzionale al valore di TRASMITTANZA TERMICA (λ) dei materiali che la costituiscono, ed in particolar modo del materiale termoisolante che avremo scelto di utilizzare.

Ecco quindi che se la priorità del progetto è solo quella della protezione dal freddo, preferirò materiali isolanti caratterizzati da un basso valore di λ, o sarò altresì costretto ad aumentare lo spessore dello strato di materiale termoisolante (per ottenere lo stesso valore di U).

Le caratteristiche termiche dinamiche di SFASAMENTO (φ), ATTENUAZIONE (f), e più indirettamente di TRASMITTANZA TERMICA PERIODICA (Yie), sono invece influenzate soprattutto dalla DENSITÀ (ρ) e dal CALORE SPECIFICO (c) dei materiali.

Ecco quindi che se la priorità del progetto è anche quella della protezione dal calore estivo, preferirò materiali isolanti caratterizzati da alti valori di DENSITÀ ρ (più densi e “pesanti”) e CALORE SPECIFICO c, che mi permetteranno di immagazzinare una elevata quantità di calore, ritardando ed attenuando in gran misura il passaggio del calore dall’esterno verso gli ambienti interni dell’edificio.

Attenzione! Le tre caratteristiche sopra elencate non sono antitetiche e possono coesistere negli stessi materiali, esistono quindi materiali adatti alla protezione sia dal caldo che dal freddo. Ad onore del vero va detto che i materiali con elevata DENSITÀ ρ e CALORE SPECIFICO c hanno di solito anche valori più elevati di TRASMITTANZA TERMICA λ, e vanno quindi utilizzati in spessori maggiori rispetto a quelli “leggeri”, a parità di valore U dell’elemento costruttivo.

tabella_materiali_isolanti

I materiali termoisolanti si possono classificare in base alla loro origine in:

  • Materiali di origine minerale (lana di roccia, lana di vetro, argilla espansa, perlite espansa, vermiculite espansa, vetro cellulare, silicato di calcio, etc.)

  • Materiali di origine animale (lana di pecora)

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  • Materiali di origine vegetale (fibra di legno, fibra di canapa, fibra di kenaf, fibra di lino, fibra di legno mineralizzata, cellulosa, sughero, etc.)

  • Materiali di origine sintetica (polistirene espanso EPS, eventualmente additivato con grafite; polistirene estruso XPS; poliuretano PUR; etc.)

Tra i materiali termoisolanti con elevata DENSITÀ ρ e CALORE SPECIFICO c e con TRASMITTANZA TERMICA λ relativamente bassa, e quindi adatti sia alla protezione dal freddo che dal caldo, troviamo la fibra di legno ad alta densità (>110kg/m3), la fibra di legno mineralizzata ed il sughero, ma anche la lana di roccia ad alta densità (>110kg/m3), e la cellulosa (specie se proiettata e quindi con una densità più elevata).

Tra i materiali più “leggeri” e quindi meno adatti alla protezione dal caldo, troviamo invece il polistirene (sia EPS che XPS), il poliuretano, la lana di roccia a bassa densità (<40kg/m3), la lana di vetro, la fibra di legno a bassa densità (<40kg/m3), le fibra di canapa, kenaf, lino, e la lana di pecora.

Altri materiali termoisolanti come gli espansi di argilla, vermiculite, e perlite, il vetro cellulare o il silicato di calcio, vengono utilizzati soprattutto in situazioni particolari come il riempimento di camere d’aria, l’isolamento delle basi dei solai contro terra, o il confezionamento di calcestruzzi alleggeriti ed isolanti.

Tuttavia, la scelta di un determinato materiale termoisolante, non sempre viene fatta solamente in base alle sue proprietà fisiche. Sempre più spesso infatti progettisti e committenti prestano una crescente attenzione anche alle caratteristiche ambientali e/o di salubrità dei materiali, che nel linguaggio corrente vengono riassunte nei termini “eco-compatibile”, “bio-compatibile”, “sostenibile”, “naturale”, etc.

Un parametro oggettivo per misurare il grado di “sostenibilità ambientale” di un materiale può essere quello di considerare la sua ENERGIA GRIGIA, ovvero la quantità di energia necessaria all’estrazione, lavorazione e produzione, per arrivare al prodotto finito.

I materiali di origine vegetale e animale contengono una quantità di ENERGIA GRIGIA notevolmente inferiore rispetto a quelli di origine sintetica e spesso anche rispetto a quelli di origine minerale, dove normalmente è necessaria una maggiore energia nel processo di estrazione e trasformazione delle materie prime.

Tuttavia è necessario prendere con cautela i dati relativi al calcolo dell’ENERGIA GRIGIA contenuta nei materiali, perché ancora non esistono metodologie di calcolo universalmente riconosciute ed accettate e la letteratura specifica mostra spesso dati differenti ed a volte persino contrastanti tra loro.

I materiali di origine vegetale e animale inoltre sono caratterizzati da una TOSSICITÀ molto bassa o nulla, cosa che invece non si può affermare riguardo ad alcuni materiali di origine sintetica o minerale, dei quali si sta addirittura discutendo il potenziale effetto cancerogeno.

In questo senso bisogna comunque prestare attenzione anche ai materiali di origine vegetale e animale perché, pur potendosi considerare “naturali”, a volte sono trattati con additivi, leganti, o prodotti fungicidi e/o battericidi che possono risultare dannosi per la salute.

Concludendo, abbiamo visto come la scelta del materiale termoisolante più adatto al progetto si debba fare in base a diversi parametri, tanto fisici e prestazionali, come di salubrità e sostenibilità ambientale. Buona scelta!

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Gianna, Blogger e una grande passione per il design.

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