Uno degli aspetti più importanti per il risparmio energetico e il benessere interno di un'abitazione è la capacità termica, che permette di sfruttare gli apporti gratuiti di energia (interni e solari) riducendo il fabbisogno energetico per il riscaldamento.
La capacità termica indica quanto calore deve ricevere un materiale per aumentare la sua temperatura di 1°K.
Caratteristiche dei Materiali Isolanti
I progettisti hanno ormai assimilato i concetti di trasmittanza in regime statico ma pongono ancora poca attenzione al comportamento estivo di alcuni prodotti che, pur avendo prestazioni termiche invernali eccellenti, non garantiscono alcun tipo di benessere interno nei mesi estivi.
In sostanza, per evitare il surriscaldamento estivo è indispensabile avere un isolante ad alta capacità termica a cappotto esterno e una stratigrafia a contatto con l’ambiente interno in grado di accumulare calore proveniente dagli ambienti stessi.
Se proprio si desiderasse utilizzare strati isolanti a contatto con l’ambiente interno, si dovrà optare per materiali con buonissimi valori di capacità termica (ad esempio fibra di legno o argilla).
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Ecco le principali caratteristiche dei materiali isolanti:
- Bassa conducibilità termica (λ): Un isolante deve condurre poco calore. Più basso è il valore di λ, migliore è la qualità dell'isolante.
- Alta capacità termica: Importante per valutare il comportamento estivo di un materiale isolante. Viene espressa in termini di calore specifico (J/kg/K).
- Alta densità (ρ): Più è elevata la densità, migliore è il comportamento estivo dell'isolante.
- Alta traspirabilità (μ): Indica la capacità di un materiale isolante di traspirare, ovvero di gestire l'umidità e il vapore.
- Alta resistenza al fuoco: La capacità di un materiale isolante di resistere a un incendio.
- Buon comportamento acustico: Generalmente si ottiene con una bassa rigidità dinamica.
Classificazione dei Materiali Isolanti
Gli isolanti si distinguono in varie tipologie a seconda della natura del materiale impiegato. Molti prodotti hanno proprietà isolanti sia termiche che acustiche.
- Pannelli di materiale sintetico
- Materassini
- Pannelli di fibre
I materiali isolanti possono essere classificati anche in base alla struttura delle celle: a celle aperte (pori comunicanti) o a celle chiuse (pori non comunicanti).
Dimensioni degli Isolanti
I materiali isolanti per edilizia si presentano in differenti configurazioni morfologiche:
- Pannelli piani rigidi e semi-rigidi
- Materassini flessibili
- In forma granulare
- In forma di schiuma
- In forma di fibre sfuse
Tipi di Isolanti
In linea di massima la maggior quota di mercato degli isolanti è detenuta dai materiali sintetici, in particolare i pannelli di poliuretano e di polistirene la fanno da padroni. Anche se ultimamente, grazie anche alle agevolazioni fiscali ed ai bonus concessi in caso di interventi di isolamento, si stanno diffondendo le fibre minerali che hanno un costo più elevato.
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- Argilla espansa: Costituita da sfere di argilla cotta, leggera e resistente alla pressione, con buona resistenza al fuoco e ai parassiti. È impiegata in intercapedini, massetti, pannelli prefabbricati e calcestruzzi leggeri.
- Perlite espansa: Ricavata da una roccia vulcanica, leggera e granulare, è usata in intercapedini, malte e intonaci isolanti.
- Vermiculite espansa: Ricavata da rocce vulcaniche, è impiegata per massetti, coperture, malte e intonaci isolanti.
- Vetro cellulare: Ricavato da vetro riciclato, è impermeabile e impiegato in rivestimenti esterni.
- Lana di vetro: Ottenuta da vetro miscelato a sabbia quarzosa, confezionata in feltri o materassini.
- Lana di roccia: Analoga alla lana di vetro, ricavata da una miscela di rocce.
- Sughero: Ricavato dalla corteccia della quercia da sughero, leggero, lavorabile ed ecologico.
- Canapa: Dalle fibre della canapa si ottengono materassini o pannelli, resistenti ai parassiti e con buona capacità di accumulo del calore.
- Fibra di legno: Ottenuta dal legno, si ottengono pannelli/materassini impiegati in ambienti interni.
- Polistirolo espanso o estruso: Derivato dal petrolio, leggerissimo, lavorabile ed economico.
- Poliuretano: Ottenuto dal petrolio con processi chimici complessi, disponibile sotto forma di schiume per intercapedini.
Valori Tipici di Calore Specifico
Si riportano di seguito alcuni valori tipici di calore specifico (Wh/kgK) per materiali più comuni:
- Acqua: 1,163
- Fibra di legno: 0,583
- Legno: 0,472
- Polistirolo: 0,389
- Laterizio: 0,255
- Calcestruzzo: 0,244
- Lana di roccia: 0,231
- Aria (a 20 °C): 0,34
Vediamo ad esempio come il calcestruzzo, pur avendo un calore specifico pari a circa la metà rispetto al legno, abbia una densità generalmente superiore (anche oltre i 2000 kg/m3, contro i 500 kg/m3 del legno) il che comporta una capacità termica molto maggiore; invece prodotti come il polistirolo, pur avendo di base un notevole calore specifico, hanno una densità irrilevante il che influenza negativamente il valore di capacità termica complessivo.
La massa termica che avvolge lo spazio interno di un’abitazione riduce notevolmente i picchi dei carichi dovuti all’energia solare oltre a quelli che noi stessi produciamo all’interno. Questa è la capacità areica di una struttura.
Per calcolare la capacità termica areica [kJ/(m2·K)] (per ogni strato): calore specifico [J/kgK] x massa termica areica [(kg/m3) x m]
Requisiti dei Materiali Isolanti
I requisiti dei materiali isolanti che vanno verificati sono:
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- La conduttività termica
- La permeabilità all'acqua
- L'assorbimento d'acqua
- La resistenza agli agenti chimici e biologici
- La resistenza meccanica
- Il comportamento al fuoco
- La resistenza agli sbalzi termici
La caratteristica principale degli isolanti termici è la conduttività termica che dipende principalmente dalla massa volumica apparente (densità) del materiale ma anche dal contenuto di umidità che si verifica in condizioni di esercizio.
In generale si può osservare che quanto minori sono la permeabilità e l'assorbimento d'acqua, tanto maggiore è la garanzia che il materiale mantenga inalterate nel tempo le sue proprietà di isolamento termico.
Inoltre all'aumentare della densità del materiale aumenta anche la resistenza a compressione dell'elemento isolante.
Per i principali tipi di isolanti le norme tecniche prescrivono i valori caratteristici minimi relativi ai requisiti dimensionali (in termini di tolleranze sulle dimensioni nominali dell'elemento) e ai requisiti fisici in funzione delle densità del materiale.
Impieghi dei Materiali Isolanti
Le situazioni di impiego degli isolanti termici in una abitazione si suddividono principalmente in 5 casi:
- Tetto
- Sottotetto
- Intercapedini nelle pareti perimetrali esterne o contro terra
- Cappotti termici
- Solai
I materiali a struttura alveolare (fibre di vetro, lana di roccia, sughero, fibre di legno) hanno anche ottime caratteristiche acustiche e pertanto vengono impiegati per realizzare il cappotto termico o come intercapedine nelle pareti perimetrali o nei controsoffitti interni.
Gli isolanti costituiti da pannelli piani si applicano generalmente su strati di supporto rigido: piani verticali o inclinati, con fissaggio meccanico (tasselli) o chimico (collanti) per evitare lo scivolamento, mentre su piani orizzontali il fissaggio non è necessario.
Come Scegliere l'Isolante Giusto
La scelta di un isolante richiede un incontro tra il committente, il progettista/direttore dei lavori ed uno dei nostri tecnici del settore edilizia. Assieme si valutano le esigenze in base alla destinazione degli isolanti ed alle caratteristiche della casa, alle stratigrafie dell'involucro e agli obiettivi non solo termici ma anche acustici che si vogliono ottenere.
Si passa all'analisi delle alternative che soddisfano le richieste e quindi all'analisi economica che considera il costo dell'isolante ed una stima dei costi di installazione/posa in opera. A quel punto conoscerai i pro ed i contro dei differenti prodotti e potrai orientarti tra i prezzi dei differenti materiali e scegliere, assieme al tuo progettista, l'isolante perfetto per casa tua.
Costi degli Isolanti
Ecco una tabella del costo degli isolanti al metro quadrato ipotizzando uno spessore di 10 centimetri. I costi sono molto indicativi, non tengono conto dei costi di progettazione, degli oneri per la sicurezza, dell'impalcatura necessaria e di altri eventuali oneri di cantiere. A fianco della colonna dei costi di posa indichiamo la densità (ρ) e il valore lambda (λ). Più basso è il valore λ e migliori saranno le caratteristiche isolanti (invernali).
| Materiale | Costi (10 cm.) | ρ (kg/m³) | λ |
|---|---|---|---|
| COTONE | 140 €/m² | 20 - 60 | 0,035 |
| EPS (pol. espanso) | 55 €/m² | 15 - 20 | 0,035 |
| LINO | 140 €/m² | 20 - 160 | 0,04 |
| FIBRA DI LEGNO | 95 €/m² | 130 - 300 | 0,045 |
| CALCIO SILICATO | 160 €/m² | 200 - 290 | 0,07 |
| SUGHERO | 150 €/m² | 90 - 200 | 0,04 |
| FIBRA DI VETRO | 80 €/m² | 10 - 60 | 0,035 |
| PERLITE | 80 €/m² | 150 - 210 | 0,05 |
| PUR (poliuretano) | 90 €/m² | 22 - 60 | 0,025 |
| LANA DI PECORA | 150 €/m² | 25 - 30 | 0,035 |
| VETRO CELLULARE | 150 €/m² | 100 - 200 | 0,045 |
| XPS (pol. estruso) | 70 €/m² | 25 - 45 | 0,03 |
| CELLULOSA | 45 €/m² | 30 - 100 | 0,045 |
| VACUUM 1 cm | 125 €/m² | 400 - 1800 | 0,005 |
| ARGILLA | 95 €/m² | 300 - 800 | 0,085 |
| CANAPA | 100 €/m² | 20 - 190 | 0,04 |
| MINERALE | 110 €/m² | 200 | 0,045 |
Marchio CE nei Materiali Isolanti
La marcatura CE negli isolanti è fondamentale per poterli utilizzare in cantiere. Questo marchio consente di identificare la fabbrica ed essere certi che il materiale rispetti certe caratteristiche generali di produzione. La mancanza del marchio rende illegale l'utilizzo in cantiere.
In alto a destra dell'etichetta ci sarà il nome del produttore (Rockwool) sotto al quale viene messo il nome del prodotto (ad esempio "Frontrock Max E"), poi lo spessore nominale del prodotto (ad esempio 100 mm. ), la classe di reazione al fuoco (nell'esempio A1) e quindi la conducibilità termica λ dichiarata dal produttore (nell'esempio 0,036).
In basso a destra vediamo giorno mese e anno di produzione.