Scopri i Materiali che Trattengono il Calore: Caratteristiche Sorprendenti e Applicazioni Incredibili!

Spesso non ci pensiamo, ma l'isolamento è un aspetto parecchio complesso che risponde a varie esigenze ed esistono diversi materiali isolanti a cui possiamo ricorrere. Il compito dell’isolante termico è quindi quello di ridurre il più possibile il passaggio di energia dalla zona a temperatura più alta verso quella a temperatura più bassa. "Il caldo va sempre verso il freddo e non viceversa".

Definizioni e Concetti Fondamentali

A livello termico un materiale è tanto più isolante quanto minore è la sua conducibilità termica. Si considerano, infatti, convenzionalmente materiali isolanti quelli che possiedono una conduttività termica minore di 0,14 W/m K. Essi sono caratterizzati da una bassa capacità di trasmettere calore per conduzione. Ciò è correlato a fattori come la natura chimica e la purezza della struttura molecolare del materiale stesso.

Al contrario, a piccoli valori di conducibilità termica corrispondono trasferimenti di energia più difficoltosi. I materiali che presentano un elevato valore di conducibilità termica sono detti conduttori termici. I materiali che invece presentano un basso valore di conducibilità sono definiti isolanti.

Nello specifico, la conducibilità termica è data dal rapporto tra il flusso di calore (calore trasferito nell’unità di tempo: dQ/dt) che passa attraverso una sezione e il gradiente di temperatura (differenza di temperatura: ΔT/Δx).

Tipologie di Materiali Isolanti

Fino alla metà degli anni '90 gli isolanti termici realizzati con materie prime naturali e sostenibili erano confinati in una piccola nicchia di mercato. Si sono costruite case non isolate od isolate male con isolanti termici, in gran parte sintetici, sottili ed inadeguati. Gli isolanti naturali derivano da materie prime di origine vegetale o animale e sfruttano le proprietà isolanti intrinseche di tali materiali.

Esistono diverse categorie di materiali isolanti, tra cui:

Materiali di Origine Minerale

Si tratta di composti inorganici presenti in natura ed estratti dalle miniere. Non solo assicurano un ottimo assorbimento e una sicura resistenza a lungo termine: essi sono soprattutto riciclabili e biodegradabili, in quanto sostanze naturali. I composti minerali sono l’ideale per l’isolamento termico a cappotto, per le facciate e le coperture ventilate ma anche per rendere termico il solaio o il controsoffitto.

Fibra di vetro: Uno dei più utilizzati nel settore delle costruzioni. Le fibre di vetro sono ottenute facendo passare il vetro fuso attraverso una filiera di platino a elevato numero di fori.
Vetro cellulare: Composto da piccolissime celle chiuse contenente un gas inerte.
Lana di roccia: Ottenuta dalla fusione e dalla filatura di rocce naturali, scorie di alto forno e miscele vetrificabili, trattate con leganti organici.
Argilla espansa: Un materiale a struttura cellulare che si presenta in granuli rotondeggianti di colore bruno. Viene utilizzata in edilizia come prodotto “sfuso” in granuli e viene applicata nelle intercapedini per aumentare la resistenza termica delle pareti.
Vermiculite espansa: Derivata dall’espansione di un minerale lamellare, ha le stesse modalità di impiego dell’argilla espansa.
Perlite espansa: Un materiale isolante derivante dall’espansione di una roccia vulcanica che si presenta sotto forma di granuli costituiti da microalveoli.
Pomice: Un materiale naturale ottenuto dalla frantumazione o dalla selezione di granuli di roccia di origine vulcanica a struttura alveolata.

Materiali di Origine Naturale

Questi derivano da materie naturali. Dunque sono ecologici ed ecosostenibili. In una parola: riciclabili. Anche tali prodotti assicurano un buon isolamento termico, durevole nel tempo e resistente all’umidità.

Pannelli di legno e di sughero: Sono un’ottima scelta per un buon isolamento termico ed acustico. Essi possono combattere lo sfasamento termico poiché trattengono il calore d’inverno e in estate non permettono al caldo di entrare; sono traspiranti e non propagano le fiamme in caso di incendio.
Feltro in legno o in sughero: Per l'isolamento dei pavimenti, grazie al suo spessore.
Pannelli e i rotoli in fibra di cocco e in fibra di canapa: Inodore e resistenti all’umidità, non sono deteriorabili.
Sughero: Il granulato di sughero grezzo viene cotto in speciali forni per ottenere sughero espanso. Il sughero è dotato di caratteristiche che lo rendono un ottimo materiale da costruzione: oltre ad essere completamente naturale, è elastico, dotato di buona resistenza a compressione, impermeabile all’acqua e permeabile al vapore.
Lana di legno: La lana di legno che si ottiene da appositi trattamenti può essere mineralizzata ad alta temperatura con la magnesite.
Fibra di cellulosa: Dalla lavorazione del legno deriva anche la fibra di cellulosa.

Materiali Sintetici

Parliamo di poliestere, schiume o polistirene espanso, ottenuti dalla lavorazione del petrolio. Per questo non sono ecosostenibili. A favore giocano il basso costo, il buon isolamento termico e una facile posa. Inoltre hanno un’ottima durata nel tempo e richiedono poca manutenzione. I pannelli termoisolanti sono l'esempio più diffuso. Caratterizzati da bassa conducibilità termica, resistenza agli agenti atmosferici e prezzo competitivo, essi sono un’ottima soluzione per creare il giusto comfort ambientale a un costo moderato.

Pannelli in poliuretano: Sono molto utilizzati per isolare i soffitti, i solai e i pavimenti.
Pannelli in polistirene: Sono impermeabili e dal costo contenuto; ideali per l’isolamento di tetti o controsoffitti.
Poliuretano espanso: È una schiuma alveolare a cellule chiuse contenenti un gas inerte isolante, ottenuta dalla reazione di due componenti allo stato liquido.
Polivinilcloruro espanso: È un polimero termoplastico ottenuto dalla polimerizzazione del cloruro di vinile.
Polietilene espanso: Un ulteriore prodotto derivante da un polimero termoplastico è, infine, il polietilene espanso, materiale autoestinguente e impermeabile al vapor d’acqua.
Resine fenoliche: Materiali termoindurenti, fortemente reticolati, costituiti da una schiuma espansa rigida sono gli isolanti a base di resine fenoliche.
Resine ureiche: Simili alle resine fenoliche, anche le resine ureiche vengono utilizzate, attraverso la loro espansione, per la produzione di materiali isolanti.

Fattori da Considerare nella Scelta dei Materiali Isolanti

In considerazione di quanto detto, l’efficienza dell’isolante termico rimane il fattore più importante per garantire un maggior comfort, ridurre il consumo di combustibile e contribuire a una significativa diminuzione delle emissioni. Riportiamo brevemente le caratteristiche a cui prestare attenzione per valutarne l’efficacia: la conducibilità termica, la resistenza termica e il calore specifico.

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Conducibilità termica (λ): È un coefficiente che rappresenta una proprietà specifica del materiale di cui è composto l’isolante, indipendentemente dal suo spessore. Più basso è il valore di lambda, minore è la quantità di calore che attraversa l’isolante, e quindi migliore sarà la sua prestazione.
Resistenza termica (Rt): Indica invece la capacità dell’isolante di opporsi al passaggio del calore, tenendo conto anche dello spessore del materiale. Al contrario del lambda, in questo caso più alto è il valore, migliore sarà la qualità dell’isolamento. La resistenza termica si calcola dividendo lo spessore dell’isolante per il valore di lambda.
Calore specifico: Descrive la capacità dei diversi tipi di isolante di accumulare calore e di rilasciarlo dopo un certo periodo di tempo. Sono quindi da preferire materiali isolanti con una buona capacità termica, ovvero con un calore specifico compreso indicativamente tra 1,2 e 2,3 kJ/kg·K.

Durabilità dei Materiali Termici

Notiamo che c’è ancora molta confusione sulla durabilità dei materiali termici. Infatti un isolamento termico può essere resistente agli urti, o agli agenti atmosferici, come la grandine, ma la durata dell’efficacia isolante è tutt’altra cosa ed è, secondo noi, il secondo fattore per importanza, da prendere in considerazione quando stiamo per scegliere il nostro materiale isolante. Proprio perché i materiali per coibentazione perdono la loro efficacia isolante nel tempo!

Isolamento Acustico

Per isolamento acustico, si intende la capacità di un materiale di assorbire Decibel (dB). Se un determinato materiale isolante ha valore α pari a 0, significa che l’isolamento acustico è nullo e tutti i suoni, presenti in un ambiente, verranno trasferiti all’altro. Se invece il potere fonoassorbente del materiale è pari a 1, significa, che tra 2 determinati ambienti, il suono non passerà. A livello acustico si definiscono isolanti quei materiali che servono a impedire o attenuare il passaggio delle onde sonore per via aerea o per via solida da un ambiente all’altro, oppure dall’esterno all’interno dell’edificio.

Sono invece definiti assorbenti quei materiali da rivestimento caratterizzati da un alto coefficiente di assorbimento acustico, cioè che riflettono una percentuale minima dell’energia sonora che li colpisce, migliorando il comfort all’interno degli ambienti.

Costi e Considerazioni Economiche

Quando parliamo di prezzi e costi accessori, nei materiali isolanti c’è sempre molta confusione. In particolare, quello che viene chiesto di solito, è “quanto costa il materiale”. Chiaramente è un’ottima base di partenza, ma esclude tutti i costi relativi alla posa ed eventuali costi di adeguamento della struttura al materiale isolante. Ma oltre a questo, bisogna vedere la “sostanza”. Perché faccio l’isolamento termico? Quanto risparmio? Perché di fatto questo è lo scopo: migliorare la vivibilità dell’ambiente e ridurre i costi sulla bolletta.

Per concludere, visto l’enormità di fattori da prendere in considerazione, oltre al fatto che bisogna valutare anche tutti i fattori ambientali, NON ESISTE un materiale isolante migliore al mondo. Tuttavia consigliamo sempre di prendere in considerazione tutte le opzioni disponibili, compresi gli isolamenti termici di ultima generazione. Il benessere termico si basa sul delicato equilibrio di diversi fattori che solo una progettazione attenta può ottenere.

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