Oliviero Tronconi Politecnico di Milano Dipartimento BEST L isolamento termico degli edifici 2262 Una delle principali prestazioni tecnologiche di un edificio è l isolamento termico. La realizzazione di un buon isolamento termico implica la possibilità di bloccare il passaggio del calore nelle strutture dell edificio e più in generale dall ambiente interno a quello esterno. Nella fase progettuale occorre distinguere tra i materiali che conducono il calore e, invece, gli isolanti termici. Si definiscono isolanti quei materiali caratterizzati da conducibilità termica inferiore a 0,1 kcal/mqhc. In particolare, la conducibilità termica indica il flusso di calore che attraversa in un ora un metrocubo di materiale omogeneo con la differenza di un grado centigrado di temperatura tra le due facce parallele. In questa sede ci limiteremo a ricordare che il calore si propaga per: conduzione, ovvero senza movimento della massa del corpo interessato al trasferimento del calore come per esempio nei metalli, nelle pietre ecc.; convezione, con movimento delle molecole del corpo interessato, questo tipo di trasmissione del calore avviene solo nei liquidi e nei gas; irraggiamento, quando un corpo riscaldato emette radiazioni termiche dovute all incremento di moti molecolari. Occorre, altresì, ricordare che il miglior isolante termico è l aria ferma e che in generale tutti i materiali che garantiscono un buon isolamento termico sono per l appunto materiali dal basso peso specifico e caratterizzati da una struttura interna irregolare e porosa. Sono proprio le microcavità che racchiudono aria ferma a dare proprietà isolanti a materiali espansi come il polistirolo, il poliuretano, il polistirene o altri materiali come la lana di roccia e la lana di vetro. Trasmittanza o coefficiente di trasmissione termica globale (k) La trasmittanza (o coefficiente di trasmissione termica globale) rappresenta la quantità di calore che si propaga in un ora attraverso 1 mq di parete di spessore determinato (s) che separa due ambienti con una differenza di temperatura di 1 C (figura 1). La trasmissione del calore dall ambiente con temperatura superiore a quello con temperatura inferiore avviene secondo questa sequenza: dall ambiente a temperatura ti, alla superficie interna della parete, tramite moti convettivi e per irraggiamento; dalla superficie interna della parete attraverso la parete tramite conduzione; dalla superficie esterna alla temperatura te, tramite convezione e irraggiamento. L analisi scientifica ha dimostrato che quanto più la temperatura interna della parete è vicina a quella dell ambiente riscaldato, tanto minore sarà la trasmissione di calore attraverso la parete verso l esterno. Per limitare le dispersioni termiche occorre perciò intervenire sui materiali costitutivi la parete di separazione tra ambiente interno e ambiente esterno. Lo spessore delle pareti L esperienza ha evidenziato come l aumento dello spessore di una parete diminuisce la sua trasmittanza termica: da qui il concetto di inerzia termica che misura la capacità di un materiale di accumulare calore per rimetterlo successivamente. Intercapedine d aria La trasmittanza termica può essere dimi-
FIGURA 1 Trasmittanza o coefficiente di trasmissione termica 1 mq di parete CV + IRR CD FLUSSO DI CALORE TRASMESSO in 1 h CV + IRRR CV Convezione CD Conduzione IRR Irraggiamento Te: 20 C Ti: 21 C s nuita anche attraverso la realizzazione di pareti con intercapedini più o meno dotate di strato isolante. L intercapedine interna stagna ha una dimensione variabile tra i 2/4 cm e può essere vuota o costipata di materiale isolante di diverso tipo: polistirolo espanso d adeguata densità, poliuretano espanso, lana di roccia, fibra di vetro ecc. Le dimensioni dell intercapedine stagna e lo stesso materiale isolante hanno il compito di mantenere ferma l aria per impedire i fenomeni convettivi. In effetti l aria ferma, senza moti convettivi, costituisce il principale ostacolo alla trasmissione del calore. Parete con isolante posto all interno A B C D + 4 C B isolante C ds o laterizi D intonaco I materiali in grado di assicurare un buon isolamento termico sono materiali porosi che trattengono nelle loro cavità interne aria. Parete con isolante posto in intercapedine A B C D E F 10 C B tavolato C isolante D camera d aria E tavolato F intonaco Parete con isolante posto all esterno A B C D B muratura C isolante D intonaco 10 C cappotto Intercapedine esterna È possibile la predisposizione di una intercapedine esterna, ovvero, posta esternamente alla parete verso l esterno attraverso la realizzazione di un isolamento a cap- 2263
potto. Questa soluzione ha il vantaggio di eliminare tutti i ponti termici in parete. Ponti termici I ponti termici sono punti della parete ove si realizza una intensa trasmissione di calore dall ambiente interno a quello esterno. Si tratta, quindi, di punti che evidenziano una particolare trasmittanza: muri sottofinestra; cordoli di calcestruzzo armato; architravi di porte e finestre; punti di collegamento tra aperture e finestre (telaio, incastro del telaio nel muro); telai e finestre quando realizzati con materiali che conducono il calore. Alcuni esempi di soluzioni per l isolamento termico e l eliminazione di ponti termici Correzione di ponti termici in corrispondenza di pilastri e tramezzi 2264 A Soluzione errata B Soluzione corretta con eliminazione di ponte termico Correzione di ponti termici in corrispondenza dei cordoli A Soluzione errata B Soluzione corretta con eliminazione di ponte termico (segue)
Esempio 1 Isolamento di un solaio su porticato 1. Lastre di materiale isolante termico densità 28 kg/mc 2. Finitura 3. Fissaggi meccanici Esempio 2 Isolamento per l eliminazione di ponte termico in corrispondenza di pilastri e travi 1. Isolante termico materiale da 20 kg/mc 2. Isolante termico materiale da 28 kg/mc 3. Isolante acustico Esempio 3 - Isolamento per l eliminazione di ponte termico in corrispondenza di travi 1. Polistirene da 20 kg/mc con pelle 2. Polistirene con o senza battentatura, densità 25-38 kg/mc 2265 Esempio 4 Isolamento termico di pavimento su vespaio aerato realizzato con muricci e tavelloni 1. Polistirene espanso estruso o altro materiale analogo per prestazioni con pelle, densità 28-38 kg/mc 2. Polistirene espanso estruso o altro materiale analogo per prestazioni con pelle e battentatura maschio femmina, densità 30 kg/mc (segue)
Esempio 5 Isolamento termico di pavimento su vespaio aerato realizzato con travi Varese e tavelloni 1. Isolante Esempio 6 Isolamento termico di un locale sottotetto realizzato internamente con polistirene espanso estruso 1. Collante 2. Materiale isolante termico, densità 28 kg/mc 3. Intonaco 2266