Uno degli aspetti più importanti per il risparmio energetico e il benessere interno di un'abitazione è la capacità termica. Questa capacità permette di sfruttare al meglio gli apporti gratuiti di energia, sia interni che solari, riducendo così la necessità di energia per il riscaldamento.
La capacità termica indica quanto calore deve ricevere un materiale per aumentare la sua temperatura di 1°K. Per convertire J/kgK in Wh/kgK, è sufficiente dividere per 3600.
Valori Tipici di Calore Specifico
Di seguito, alcuni valori tipici di calore specifico (Wh/kgK) per materiali 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
Ad esempio, il calcestruzzo, pur avendo un calore specifico pari a circa la metà rispetto al legno, ha una densità generalmente superiore (anche oltre i 2000 kg/m3 contro i 500 kg/m3 del legno). Questo comporta una capacità termica molto maggiore. Al contrario, materiali come il polistirolo, pur avendo un notevole calore specifico, hanno una densità irrilevante, influenzando negativamente il valore di capacità termica complessivo.
Vantaggi della Capacità Termica nei Materiali da Costruzione
I progettisti spesso considerano la trasmittanza in regime statico, ma prestano meno attenzione al comportamento estivo dei prodotti. Alcuni materiali, pur avendo eccellenti prestazioni termiche invernali, non garantiscono alcun benessere interno nei mesi estivi.
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Per evitare il surriscaldamento estivo, è essenziale avere un isolante ad alta capacità termica a cappotto esterno e una stratigrafia a contatto con l'ambiente interno in grado di accumulare calore. È quindi opportuno evitare i cappotti interni, per favorire una maggiore massa interna che regoli anche l'umidità.
Se si desidera utilizzare strati isolanti a contatto con l'ambiente interno, è consigliabile optare per materiali con ottimi valori di capacità termica, come la fibra di legno o l'argilla.
La massa termica che avvolge lo spazio interno di un'abitazione riduce notevolmente i picchi dei carichi dovuti all'energia solare e a quelli prodotti internamente. Questa è la capacità areica di una struttura.
Per calcolare la capacità termica areica [kJ/(m2·K)] per ogni strato, si utilizza la seguente formula:
calore specifico [J/kgK] x massa termica areica [(kg/m3) x m]
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La Pietra Ollare (Steatite): Un Materiale Eccezionale
La steatite, nome geologico della pietra ollare, è un minerale di origine vulcanica formatosi circa 2,8 miliardi di anni fa. Le cave di Tulikivi sono tra i pochi giacimenti che forniscono materiale adatto alla costruzione di stufe. Un'eccessiva presenza di altri minerali, come il talco, può ridurre la resistenza al calore e influenzare l'aspetto estetico.
La steatite viene estratta in blocchi da 3 metri cubi, poi ridotta in massi da 10 tonnellate e lavorata in lastre per le stufe. Tutti i passaggi sono automatizzati e senza l'uso di materiali chimici.
La pietra ollare è un ottimo materiale da costruzione grazie alla sua facilità di lavorazione e resistenza agli agenti esterni. È utilizzata come rivestimento per pavimenti e pareti, sia internamente che esternamente. La sua superficie liscia la rende ideale per sculture e oggetti preziosi.
Da secoli, la steatite è rinomata come materiale per stufe, grazie al suo elevato peso specifico, capacità di accumulo del calore e resistenza al fuoco. Rispetto ai materiali comuni, assorbe e immagazzina il calore molto meglio e più a lungo. Una stufa Tulikivi irradia calore per 12-24 ore dopo una fase di riscaldamento di 1-3 ore.
La steatite emana un calore radiante o a infrarossi, considerato più sano e piacevole rispetto al calore convettivo dei sistemi tradizionali. Questo tipo di calore è simile alla radiazione solare e contribuisce a migliorare la circolazione sanguigna, normalizzare la pressione e facilitare l'eliminazione delle scorie.
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Tulikivi utilizza solo pietra ollare proveniente dalle proprie cave finlandesi e fa testare regolarmente il materiale presso l'Istituto di Biologia Edilizia di Rosenheim.
Conducibilità Termica nei Materiali da Cottura
Oltre alla forma, la conducibilità termica, lo spessore del materiale e la presenza di rivestimenti sono cruciali negli strumenti di cottura. La conduttività termica indica la predisposizione del materiale a uniformare le variazioni di temperatura. Un buon conduttore distribuisce il calore in modo omogeneo.
- Rame: Ottimo conduttore, ma costoso e pesante. Richiede stagnatura interna per evitare reazioni con gli alimenti acidi.
- Alluminio: Buon conduttore, riciclabile, leggero ed economico. Richiede attenzione per evitare bruciature.
- Acciaio inossidabile: Robusto, lucido e facile da pulire, ma non un buon conduttore. Spesso dotato di fondo termodiffusore.
- Ghisa: Resistente e durevole, diffonde il calore uniformemente e lo mantiene a lungo. Ideale per cotture lente.
- Pietra ollare (Steatite): Resistente alle alte temperature, antiaderente e a bassa conducibilità termica. Adatta per cotture lunghe.
- Ferro: Usato per padelle lionesi, limita l'innalzamento della temperatura degli oli. Richiede cura per evitare la ruggine.
- Terracotta: Aspetto accogliente, leggera e adatta per cotture tradizionali. Fragile e richiede spargifiamma.
La presenza e il tipo di rivestimento, insieme allo spessore del materiale, influenzano la scelta dello strumento di cottura. In particolare, lo spessore è sinonimo di resistenza e distribuzione uniforme del calore.
Tabella Riassuntiva degli Spessori Ideali per Materiali da Cottura:
| Materiale | Spessore Ideale (mm) |
|---|---|
| Alluminio | 3-6 |
| Terracotta | 4-6 |
| Ferro | 4 |
| Pietra | 6-8 |
| Ghisa | 2-4 |
| Rame | Almeno 2 |
| Acciaio (fondo) | 5-7 |
Il teflon, inventato nel 1954, ha rivoluzionato le cucine rendendo le padelle antiaderenti e limitando l'uso di grassi. Se trattato correttamente, consente di cucinare in sicurezza.