I materiali isolanti della nuova generazione

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1 I materiali isolanti della nuova generazione Dipartimento B.E.S.T. 21 giugno 2007

2 Contenuto Perché isolare? Dove metto l isolante? Materiali iperisolanti

3 Perché isolare? Le attuali proiezioni di crescita del costo dell energia indicano una dipendenza molto stretta fra il livello di isolamento dell edificio e la spesa per il riscaldamento. Le scelte progettuali hanno conseguenze per molti anni!

4 Molte esperienze europee dimostrano un enorme potenziale di risparmio energetico (Passivhaus). Un abitazione di 100 m², costruita secondo lo standard PH, può essere riscaldata con appena 150 l di combustibile (equivalente).

5 Risparmio energetico significa anche minore inquinamento.

6 U = s + λ 1 1 h Per diminuire i disperdimenti di calore, è indispensabile aumentare la resistenza termica dell involucro migliorandone il livello di isolamento. L efficacia di questa strategia, però, diminuisce al crescere dello spessore, mentre aumentano i costi!

7 0,1 I limiti di consumo imposti dallo standard PH implicano mediamente, per il clima tedesco, un coefficiente di resistenza termica U 0,10 W/m²K. Questo significa uno spessore di isolante superiore ai 30 cm. CasaClima C: 0,25-0,4 W/m²K CasaClima B: 0,15-0,25 W/m²K CasaClima A: 0,1-0,2 W/m²K (Valore 311/06: 0,34 W/m²K!)

8 Dove metto l isolante? Alternative tecniche tipiche per chiusure verticali in clima tedesco: leggera e a secco, in legno (a sinistra) e massiccia con super-cappotto (a destra).

9 Soluzione di isolamento a cappotto su mattoni porizzati, fiera Klimahouse, Bolzano 2006.

10 Case a schiera a Hoerbranz, Vorarlberg (A), R. Caldonazzi: esempio di Passivhaus in blocchi di laterizio con supercappotto in sughero.

11 Soluzione mista tipica: faccia interna muro + solaio massicci, copertura leggera quasi adiabatica. Fissaggio di finestra in modo che sia allineata con il cappotto.

12 La casa passiva realizzata a Chignolo con tecnologia S/R (classe A CasaClima) dimostra che è possibile, anche nei nostri climi, costruire case con: consumo invernale di 13 kwh/m²anno; fabbisogno annuale (incluso estate) coperto per il 40% da fonti rinnovabili. [Vanoncini S.p.A.]

13 Le chiusure verticali sono costituite da un guscio esterno e da uno interno desolidarizzati, ciascuno su sottostruttura indipendente. Nell intercapedine risultante si realizza l iperisolamento.

14 I gusci sono definiti da lastre leggere avvitate su sottostruttura in acciaio. Uno strato isolante esterno a cappotto omogeneizza la resistenza termica delle chiusure. Una barriera al vapore evita le condensazioni interstiziali.

15 Lo spessore complessivo di isolante termico è superiore ai 37 cm (U = 0,1 W/m²K). I serramenti in legno, ad alte prestazioni (U = 1,1 W/m²K), sono dotati di schermature mobili.

16 Il tetto include cm di isolante. I lucernari sono dotati di triplo vetro (U = 0,8 W/m²K).

17 Simulazioni svolte per Knauf dimostrano che un involucro leggero in lastre cementizie con isolamento termico in lana di legno garantisce uno sfasamento del flusso di calore entrante paragonabile a quello di una parete massiccia in blocchi (circa 11 ore con 17,5 cm di isolante). [Steico] [Studio di T.E.P. S.r.l. per Knauf Italia secondo UNI 10375]

18 Assonometria di un sistema costruttivo tipico in legno.

19 Passivhaus a Dornbirn (A), J. Kaufmann, 2002.

20 Fondazione Don Leandro Rossi, Lodi winner 2006 Intervento sperimentale per la cooperativa Famiglia Nuova a Lodi: casa per minori con caratteristiche di sostenibilità ambientale e innovazione delle tecniche costruttive. Gruppo di lavoro Progetto e coordinamento: Ettore Zambelli Gruppo: Giuseppe Turchini, Sergio Croce,, Matteo Ruta, Oscar Pagani, Marco Bonomi, Matteo Brasca, Davide Dell Oro, Andrea Vanossi, Gruppo VeLE

21 La chiusura è costituita da un sandwich in legno e polistirene e da un elemento innovativo per facciate ventilate (sperimentazione).

22 Gli elementi esterni di parete, sviluppati con Brianza Plastica, sono concepiti per integrare sostegno del rivestimento e isolamento termico in un singolo componente.

23 Il componente è stato sviluppato attraverso simulazioni teoriche e sperimentazioni pratiche presso i laboratori del Politecnico. Prova di resistenza meccanica ai carichi verticali.

24 I test di montaggio hanno permesso di affinare le problematiche relative a diversi materiali di rivestimento. Studi CFD hanno permesso di ottimizzare la forma dei fori di ventilazione e la dimensione della cavità (turbolenze).

25 Il supporto pronto per il materiale di rivestimento.

26 Variante di rivestimento in fibrocemento su chiusura Sapisol + elemento ventilato.

27 Variante di rivestimento in terracotta su chiusura Sapisol + elemento ventilato.

28 Materiali iperisolanti I Vacuum insulation panels (V.I.P.) sono una potenziale alternativa ai materiali isolanti tradizionali, dal momento che hanno λ = W/mK. 2 cm V.I.P. = 20 cm polistirene Questo significa che sono molto indicati nelle operazioni di recupero.

29 Il potere di isolamento dei materiali isolanti tradizionali è legato: - alla conducibilità termica λ (W/mK); - allo spessore dello strato isolante. Lana di roccia PS estruso Sughero Lana di vetro PS espanso Legno mineral. Ingrandimento di celle di polistirene espanso: i materiali isolanti sono tali perché contengono in massima parte aria ferma. Vetro cellulare Poliuretano Fibra cellulosa

30 I materiali iperisolanti stratificati nascono dalla sperimentazione di isolanti ad alto potere per il settore aerospaziale, dove si devono ottenere elevate prestazioni in pochissimo spazio. Il principio del funzionamento di questi isolanti multistrato si basa sulla combinazione dei vari metodi di trasferimento di calore in particolare la termoriflettenza e sul principio di resistenza liminare. INTERNO ESTERNO legenda adduzione (aria adsorbita) pellicole riflettenti ovatte e schiume Schema di iperisolante stratificato con visualizzazione degli strati d aria adsorbita su ogni strato di materiale.

31 Per quanto riguarda la resistenza liminare, si deve considerare che ogni strato di materiale ha una pellicola d aria adsorbita per ogni faccia e che ognuna di queste oppone una certa resistenza al passaggio dell energia termica. Considerato che gli strati sono in media 15, si ha per 30 volte il passaggio del flusso termico attraverso la resistenza dello strato liminare e di conseguenza una riduzione del passaggio stesso. Gli strati di alluminio interposti agli altri riflettono la parte elettromagnetica del calore (infrarosso): evitano cioè il passaggio della frazione di calore che si propaga per irraggiamento e svolgono una funzione di barriera vapore. Gli strati di ovatte, lana, lana di pecora, schiume e pellicole a bolle agiscono sulla conduzione e, poiché gli strati sono molto vicini tra loro, impediscono che si generino moti convettivi riducendo il passaggio di calore per convezione. CONDUZIONE resistenza liminare + strati di ovatte e schiume CONVEZIONE spazi tra strati molto piccoli: no moti convettivi IRRAGGIAMENTO alluminio CONDENSAZIONE alluminio

32 Flusso termico (W/m 2 ) [ACTIS] Differenza di temperatura ( C) Dal confronto delle misurazioni su dati reali in situ (test con rilevazioni ogni giorno) si può vedere che l effetto di circa 2 cm di ipersolante corrisponde a quello di 20 cm di isolante tradizionale.

33 [ACTIS] TRISO-PROTEC TRISO-LAINE + TRISO-SUPER 9 + Gli iperisolanti sono in grado di isolare 10 volte più di un isolante tradizionale. Indicativamente con 20 mm si isola come con 200 mm di isolante normale. È possibile quindi, in poco spazio e con poco materiale, eliminare i ponti termici e realizzare resistenze termiche elevatissime. Interessante è anche il recupero di spazio che si può ottenere nelle ristrutturazioni.

34 Gli isolanti stratificati possono essere inseriti, in maniera molto naturale, nelle intercapedini tipiche delle costruzioni S/R.

35 Proprietà di diversi tipi di iperisolante stratificato [ACTIS]: IPERISOLANTE STRATIFICATO Applicazione N strati / n pellicole alu (intermedio + esterno) Resistenz a termica m 2 C/W Coeff. di trasmission e U (W/m 2 C) Equiv. lana min. (*) (cm) Equiv. polist. estr. (*) (cm) Equiv. poliuretano (*) (cm) TRISO-PROTEC Tetti - Muri 14/ TRISO-LAINE+ Tetti - Muri 15/ TRISO-SUPER 9+ Tetti - Muri 14/ TRISO-MURS+ Pareti verticali 8/ TRISO-SOL Solai 13/ TB 80 Complem. industriale 5/ (*) Lana minerale = 0,04 W/m C d = Kg/m 3 Poliuretano = 0,023 W/m C d = 40 Kg/m 3 Polist. estruso = 0,033 W/m C d = 33 Kg/m 3

36 Guadagno di spazio nel caso di una ristrutturazione: Edificio esistente da ristrutturare e adeguare alle nuove norme energetiche Posizionament o di 200mm di LANA MINERALE con W625 50/75 Posizionamento di 20mm di IPERISOLANT E con W625 50/75 Superficie calpestabile = 37,5 m 2 senza isolante Superficie calpestabile = 30,5 m 2 con 20 cm isolante si guadagnano 4,5 m 2 circa di superficie calpestabile Superficie calpestabile = 35 m 2 con 2 cm isolante (+ camere)

37 Modalità di posa in opera degli iperisolanti stratificati [ACTIS]: Isolamento a controsoffitto.

38 Giunti: sovrapposizioni da 5 a 10 cm Isolamento in controparete.

39 Isolamento in copertura.

40 Isolamento di sottofondo.

41 Grazie per l attenzione [email protected] Politecnico di Milano Dipartimento B.E.S.T.