I materiali per l isolamento termico

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Aureliana Pellegrini
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1 I materiali per l isolamento termico Per isolante si intende un materiale caratterizzato da una ridotta capacità di conduzione del calore, convenzionalmente con coefficiente di conducibilità termica, l, inferiore a 0.12 W/(mK). L isolante perfetto dovrebbe avere conducibilità termica nulla, ovviamente esso non esiste, ma si hanno materiali con elevatissima resistenza alla propagazione del calore e con valori di conducibilità molto bassi. Un materiale isolante deve possedere oltre ad un elevato potere isolante altre caratteristiche che lo rendono adatto all uso in ambito edilizio. 1 Caratteristiche di un materiale isolante per l edilizia durabilità, deve mantenere invariate nel tempo le sue caratteristiche; capacità di resistere a sbalzi termici senza alterazioni strutturali; bassa permeabilità al vapore d acqua inattaccabilità da parte di batteri e insetti e imputrescibilità inerzia all azione dell acqua e basso assorbimento di acqua incombustibilità o almeno autoestinguibilità resistenza meccanica per garantire la permanenza in posizione di posa e se sottoposti a carichi buona resistenza a compressione assenza di cedimenti sensibili sotto l azione del peso proprio e di vibrazioni facilità di lavorazione 2 1

2 Caratteristiche di un materiale isolante per l edilizia Le principali caratteristiche di questi materiali e di altri materiali edilizi, vengono riportate nella norma UNI Per ogni materiale si riporta: densità del materiale secco r [kg/m 3 ] legata a peso del materiale e a resistenza a compressione; permeabilità al vapore acqueo [kg/(mspa)] determinata nell intervallo di umidità 0-50% e nell intervallo 50-90% (rispettivamente campo asciutto e campo umido); conduttività termica indicativa di riferimento l m [W/(mK)]; maggiorazione percentuale m [%]: tiene conto del contenuto di umidità in condizioni medie di esercizio, dell invecchiamento, della manipolazione e dell installazione; conduttività termica utile di calcolo l [W/(mK)]: ricavata applicando la maggiorazione m alla conduttività di riferimento l m. 3 Caratteristiche di un materiale isolante per l edilizia Polistirene espanso estruso 700x Polistirene espanso estruso 300x 4 2

3 Classi di materiali isolanti 5 La lana di vetro 6 3

4 Legno mineralizzato 7 Il sughero 8 4

5 vermiculite argilla espansa 9 perlite 10 5

6 poliuretano 11 polistirene 12 6

7 Polistirene espanso estruso 13 Vetro cellulare 14 7

8 Materiale l [W/(m K)] r [kg/m 3 ] Lana di roccia 0,035 0, Lana di vetro 0,035 0, Perlite espansa 0,05-0, Vetro cellulare 0,045 0, Argilla espansa 0,130 0, Fibra di cellulosa 0, Sughero espanso 0,04 0, Fibra di legno (pannello) Fibra di legno mineralizzato 0,050-0, , Paglia e giunco 0,06 0,130 - Lana di pecora 0,04 - EPS pol. Espanso 0,035 0, XPS pol. estruso 0,030-0, PUR poliuretano 0,020 0, Interventi di isolamento 16 8

9 Isolamento di pareti verticali L intervento di isolamento termico della parete verticale può essere realizzato: dall interno della parete dall esterno della parete (sistema a cappotto, sistema a parete ventilata) all interno della parete realizzando la parete stessa con materiale isolante 20 Isolamento dall interno Vantaggi: su edifici esistenti permette il mantenimento delle caratteristiche esterne; meno costoso e più facilmente eseguibile rispetto all isolamento dall esterno (no ponteggi, no necessità di protezione esterna); utile per ambienti utilizzati saltuariamente poiché non comporta il riscaldamento dell intera massa della parete; Svantaggi: non elimina alcuni ponti termici (connessioni parete-solaio, parete serramento, parete-tramezza); comporta una riduzione del volume abitabile; non consente di sfruttare l inerzia termica della parete; necessita attenta verifica igrometrica. 21 9

10 Isolamento dall interno 22 Isolamento dall interno 23 10

11 Isolamento dall esterno Vantaggi: Elimina i ponti termici legati alle connessioni della struttura ideale quando sia necessario il miglioramento delle caratteristiche esterne dell edificio; garantisce un corretto comportamento termoigrometrico della parete; consente di incrementare l inerzia termica della parete; non si arrecano disagi agli occupanti durante la realizzazione; Svantaggi: Costo maggiore legato alla realizzazione ponteggi e necessità di protezione dell isolante; necessità di protezione dell isolante dagli agenti atmosferici possono presentarsi problemi di durabilità dei materiali. 24 Isolamento dall esterno 25 11

12 Isolamento dall esterno 26 La parete ventilata Buon isolamento termico in condizioni invernali Dissipazione di calore in condizioni estive Aerazione dello strato isolante con asciugatura di eventuale condensa Protezione dell isolante 27 12

13 Parete ventilata 28 Possibili configurazioni Rivestimento esterno opaco Rivestimento esterno trasparente Differenti possibilità di flusso dell aria 29 13

14 Fattori da cui dipende la prestazione termica Caratteristiche dei materiali: comportamento rispetto alla radiazione proprietà termiche Geometria del sistema: altezza del canale spessore dell intercapedine dimensioni delle aperture conformazione degli imbocchi e del canale Parametri climatici e geografici: radiazione solare temperatura dell aria velocità e direzione del vento 30 Fenomeni fisici responsabili del moto dell aria nel canale STACK EFFECT: differenza di pressione interno-esterno Dp stack = H (r e - r i ) g EFFETTO DEL VENTO: sovrapressione sulla sezione di imbocco Dp v = 0,5 C p r v 2 p est1 p int1 > p est1 H p = r g H p est2 p int2 C p = -0, ( v v ) 2 +0,

15 Perdite di carico PERDITE DI CARICO CONCENTRATE in particolare ALL IMBOCCO E USCITA: Dp = C d v 2 r Coefficiente di perdita costante (0,65-0,9) oppure C d = 0,40 + 0,0045 T i - T u PERDITE DI CARICO DISTRIBUITE LUNGO IL CANALE: Dp = 0,5 (f H/d eq ) v 2 r f, coefficiente di attrito d eq = 2ab/(a+b), diametro idraulico equivalente 32 Modelli semplificati: bilanci energia e massa Bilancio termico sulla superficie interna dell intercapedine: (t w - t i )/R i + c (t w - t a ) + r (t w - t s ) = 0 Bilancio termico della superficie esterna dell intercapedine: (t s - t e *)/R e + c (t s - t a ) + r (t s - t w ) = 0 Bilancio termico dell aria nell intercapedine: c S (t a -t s ) + c (t a -t w ) +Gc p (t e -t u ) = 0 Temperature caratteristiche della parete: t a 2Gc t p e St 2Gc p c w 2 S St Portata d aria nel canale: c c s t s cta te * /Re t 1/R c e r r w t w t c a c t / R t i 1/ R i i r s r G = r a v a S t 2H r e r i Velocità dell aria nel canale: v r i f H d C din g C dout 33 15

16 Isolamento all interno della parete Spesso in edifici nuovi si realizzano delle murature sandwich costituite da due pareti in calcestruzzo o in laterizio e interposto il materiale isolante. Negli edifici esistenti l intervento consiste invece nel riempimento dell intercapedine d aria tra i due paramenti che costituiscono la parete. Devono essere garantiti: condizioni di impermeabilità della parete all acqua piovana; uno spessore dell isolante di almeno 3 cm; resistenza alla compressione del paramento esterno in grado di sopportare la pressione di iniezione di materiale isolante; verificato comportamento igrometrico della parete data l impossibilità dell adozione di una barriera al vapore. 34 Isolamento inserito nella parete Riempimento dell intercapedine 35 16

17 Isolamento inserito 36 nella parete Isolamento in intercapedine 37 17

18 Realizzazione della parete in materiale isolante L intervento consiste nella costruzione di pareti utilizzando materiali isolanti che presentano caratteristiche di densità e resistenza meccanica e agli agenti atmosferici che ne consentono l uso anche come materiali strutturali. pareti in muratura costituite da blocchi in calcestruzzo alleggerito (con argilla, perlite, vermiculite, ) o da calcestruzzo cellulare o da laterizio di tipo speciale; pareti composte da due paramenti sottili (lamiera di acciaio o alluminio, lastre in fibrocemento) con interposto il materiale isolante; pareti realizzate con componenti leggeri: generalmente paramento interno in compensato di legno, materiale isolante, rivestimento esterno di protezione in ardesia, fibrocemento, legno, lamiera metallica. 38 Pannelli sandwich 39 18

19 Isolamento della copertura 40 Isolamento della copertura 41 19

20 Isolamento della copertura

22 Isolamento della copertura 46 Isolamento del pavimento 47 22

24 50 Isolamento con calcestruzzo alleggerito 51 24

25 Alcuni punti critici 52 Alcuni punti critici 53 25

26 Alcuni punti critici 54 Alcuni punti critici 55 26

27 Alcuni punti critici 56 27

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