La legislazione
Prendiamo l’esempio del cosiddetto ‘Cappotto Termico’.
I prodotti isolanti variano in termini di colore, finitura superficiale e consistenza, composizione del nucleo e, soprattutto, prestazioni.
Le specifiche dei prodotti isolanti sono spesso basate sui requisiti minimi del regolamento edilizio AD e sulla loro relazione con i dati sulle prestazioni dei produttori , ed è stato suggerito che la legislazione stia guidando la produzione di una gamma di prodotti che ” funzionano ‘, presentando poca differenza apparente tra di loro.
Tuttavia, per specificare correttamente l’isolamento , il progettista deve comprendere i motivi per cui funziona e applicare la
Le prestazioni installate di un prodotto isolante dipendono non solo dalle caratteristiche prestazionali e dall’aderenza degli appaltatori ai produttori e ai requisiti di lavorazione delle migliori pratiche generali , ma anche dall’idoneità dell’isolante specificato per la sua posizione di installazione.
I prodotti isolanti si sono sviluppati in modo significativo con i progressi tecnologici. La legislazione ha agito da catalizzatore per lo sviluppo , dai requisiti di base ai sensi del regolamento edilizio, al rispetto degli obiettivi di riduzione del carbonio del governo , guidati attraverso programmi avanzati come il Codice per le case sostenibili e BREEAM.
I prodotti isolanti variano in termini di colore, finitura superficiale e consistenza, composizione del nucleo e, soprattutto, prestazioni. La specifica dei materiali che isolano è una decisione basata sulla
Le specifiche dei prodotti isolanti sono spesso basate sui requisiti minimi del regolamento edilizio AD ( documento approvato ) parte L e sulla loro relazione con i dati sulle prestazioni dei produttori , ed è stato suggerito che la legislazione stia guidando la produzione di una gamma di prodotti che “funzionano”, presentando poca differenza apparente tra di loro.
Tuttavia, per specificare correttamente l’isolamento, il progettista deve comprendere i motivi per cui funziona e applicare la tecnologia corretta a ogni dato dettaglio costruttivo . Comprendendo più a fondo i processi che fanno funzionare l’isolamento e in effetti i fattori che ne impediscono il funzionamento, gli specificatori saranno in una posizione molto più forte per specificare il materiale corretto per la corretta applicazione.
Le prestazioni installate di un prodotto isolante dipendono non solo dalle caratteristiche prestazionali e dall’aderenza degli appaltatori ai produttori e ai requisiti di lavorazione delle migliori pratiche generali , ma anche dall’idoneità dell’isolante specificato per la sua posizione di installazione .
I prodotti isolanti sono progettati per ostacolare il trasferimento di calore attraverso il materiale stesso. Esistono tre metodi di trasferimento del calore : irraggiamento , conduzione e convezione.
Radiazione
Qualsiasi oggetto la cui
Conduzione
La conduzione dipende dal contatto fisico. Se non c’è contatto, la conduzione non può avvenire . Il contatto tra due sostanze di diversa temperatura provoca uno scambio di calore dalla sostanza a temperatura più alta a quella a temperatura più bassa. Maggiore è il differenziale di temperatura , più veloce è lo scambio termico .
Convezione
La convezione è il trasferimento di
Il processo è in realtà avviato da un trasferimento di energia dovuto alla conduzione , ed è complicato dal livello di vapore acqueo che è sostenuto dall’aria . Le molecole d’acqua immagazzinano il calore dato loro attraverso la conduzione da superfici calde. Il vapore acqueo e l’ aria non possono essere separati come gas . Si separeranno solo quando sarà raggiunta la pressione del vapore saturo , cioè la quantità d’ acqua (seppur in forma di vapore) supera il livello di calore disponibile per mantenerlo allo stato gassoso (vapore), e quindi condensa.
La condensazione provoca il rilascio di questo calore latente ; il rapporto tra temperatura e vapore acqueo cambia e, una volta che è cambiato abbastanza, il processo ricomincerà. I sistemi meteorologici mondiali seguono un ciclo molto simile.
Se l’aria potesse essere mantenuta ferma e asciutta, funzionerebbe come un isolante altamente efficiente. Tuttavia, se l’aria viene riscaldata, la sua struttura molecolare si espande e diventa meno densa rispetto all’aria che la circonda, e quindi sale. Man mano che si allontana dalla fonte di calore , inizia a raffreddarsi. Le molecole si contraggono e aumentano di densità e ricadono . Le molecole d’aria sono in uno stato di flusso costante , dipendente dalla temperatura
Questo processo di ‘ convezione ‘ di trasferimento del calore è complicato dal fatto che l’aria si raffredderà a una velocità dipendente dalla quantità di saturazione del vapore acqueo . Maggiore è la saturazione , più lento è il raffreddamento .
Prestazione
I materiali isolanti limitano il flusso di energia ( calore ) tra due corpi che non sono alla stessa temperatura . Le maggiori prestazioni isolanti sono direttamente attribuibili alla conduttività termica dell’isolante. Cioè, la velocità con cui una quantità fissa di energia viene trasferita attraverso uno spessore noto del materiale .
L’inverso diretto (reciproco) di questa misura è la resistenza termica del materiale , che misura la capacità del materiale di resistere al trasferimento di calore .
Conduttività termica
La conduttività termica , spesso indicata come valore ‘K’ o ‘λ’ (lambda) , è una costante per ogni dato materiale ed è misurata in W/mK ( watt per metro kelvin ). Maggiore è il valore λ , migliore è la conduttività termica . I buoni isolanti avranno un valore il più basso possibile. L’acciaio e il cemento hanno una conduttività termica molto elevata e quindi una resistenza termica molto bassa . Questo li rende dei cattivi isolanti.
Il valore λ per qualsiasi materiale diventerà più alto con un aumento della temperatura . Anche se l’ aumento della temperatura dovrà essere significativo affinché ciò avvenga e le variazioni di temperatura nella maggior parte degli edifici sono generalmente all’interno delle tolleranze che renderebbero trascurabile qualsiasi variazione del valore lambda .
Resistenza termica
La resistenza termica , indicata come il valore “R” di un materiale , è un prodotto di conducibilità termica e spessore. Il valore R è calcolato dallo spessore del materiale diviso per la sua conduttività termica ed espresso in unità m2K/W ( metro quadrato kelvin per watt ). Maggiore è lo spessore del materiale , maggiore è la resistenza termica .
Valore U
In termini costruttivi , mentre un valore U può essere calcolato e attribuito a un unico spessore di qualsiasi materiale , è più usuale calcolarlo come un prodotto risultante dall’assemblaggio di diversi materiali in una data forma costruttiva . È una misura della trasmissione del calore attraverso un’area predeterminata del tessuto edilizio , ovvero 1 mq.
Le unità di misura sono quindi W/m2K ( watt per metro quadrato kelvin) e descrivono il trasferimento di calore , in watt , attraverso un metro quadrato di un elemento edilizio (come una parete , un pavimento o un tetto ). Questo è usato per calcolare il trasferimento di calore , o perdita , attraverso il tessuto dell’edificio . Ad esempio, se un muro avesse un valore U di 1 W/m2K — con una differenza di temperatura di 10°, ci sarebbe una perdita di caloredi 10 watt per ogni metro quadro di parete .
Prodotti a celle aperte
L’isolamento a celle aperte comprende prodotti come l’isolamento in lana minerale e di pecora . Gli isolanti in polistirene espanso (EPS) sono tecnicamente “a celle chiuse” nella loro struttura , ma le loro prestazioni sono simili a quelle di un materiale a celle aperte a causa del collegamento attraverso la struttura delle sacche d’aria che circondano le perle di cellule soffiate che sono l’essenza della sua composizione.
Nello stesso momento in cui il processo di fabbricazione forza l’aria nel nucleo delle fibre di vetro, un agente legante precedentemente introdotto viene attivato per formare una matrice che tiene insieme la composizione. Questo produce il ” caricamento a molla ” a cui è associato isolamento in lana minerale, che gli consente di riprendere forma e spessore dopo la compressione .
La natura a celle aperte della matrice consentirà la migrazione dell’aria attraverso il suo nucleo , ma il percorso è tortuoso e quindi la perdita di calore per convezione è minima. Il principio in funzione è la formazione di sacche d’aria così piccole che il movimento dell’aria viene portato a un arresto virtuale, ma non completo .
Un materiale sarà in grado di irradiare solo il calore che è in grado di assorbire . I fili di vetro e il loro legante sono cattivi conduttori di calore , quindi la perdita di calore per irraggiamento è considerata trascurabile.
L’aria secca è un buon gas isolante . Quindi, con i prodotti a celle aperte , se è possibile prevenire la contaminazione dell’aria interna da parte del vapore acqueo (utilizzando barriere di controllo del vapore), le sacche d’aria ultra piccole limiteranno in modo significativo il movimento dell’aria .
Prodotti a celle chiuse
Gli isolanti a celle chiuse includono prodotti come il polistirene estruso e i pannelli in schiuma chimica . La tecnologia a celle chiuse utilizza l’ introduzione controllata di gas (agenti espandenti) durante la produzione che formano una matrice molto più densa di singole celle rispetto alla lana di vetro o all’EPS. Le celle si formano come bolle di gas la cui conduttività termica è significativamente inferiore a quella dell’aria . Combina questo con l’incapacità del vapore acqueoper contaminare prontamente le cellule, e questo fornisce un isolante significativamente più performante. (NB: La matrice di alcuni isolanti chimici in schiuma può essere suscettibile di degradarsi nel tempo a causa della presenza di acqua o vapore acqueo.)
Le pareti cellulari sono estremamente sottili, il che limita la conduzione , ma sono a tenuta di gas . La densa composizione cellulare limita ulteriormente il potenziale di movimento del gas , poiché può muoversi solo all’interno dei confini della sua cella che lo contiene e non tra le cellule. Così come con i materiali a celle aperte , il processo di trasferimento del calore dai lati caldi a quelli freddi è influenzato da una combinazione di conduzione attraverso le pareti cellulari e convezione limitata attraverso il gas della cella.
L’efficienza del materiale è molto elevata ed efficace sull’area di una tavola ininterrotta , ma è significativamente ridotta da una scarsa abilità nel taglio e nella giunzione della tavola .
Nel tentativo di migliorare le prestazioni a lungo termine , i produttori affrontano in particolare i prodotti in pannelli di schiuma, con uno strato di lamina lucida . Questo agisce per ridurre al minimo la contaminazione da parte del vapore acqueo fungendo da barriera al vapore , riflettendo anche l’energia radiante all’interno dell’edificio . La nastratura di pannelli rivestiti in lamina utilizzando un nastro in lamina può migliorare il controllo del vapore, anche se avrà un impatto minimo su un giunto mal costruito che non è costantemente stretto.
Installazione vs prestazioni
I produttori di isolanti producono documentazione tecnica e promozionale che incorpora una vasta gamma di dati che possono creare confusione e non tutti i produttori presentano le loro prestazioni allo stesso modo.
Le misurazioni delle prestazioni sono generalmente basate sui risultati dei test di laboratorio . Tali risultati sono accettati su tutta la linea , dai progettisti di edifici e dagli organi legislativi come le autorità di controllo degli edifici .
Tuttavia, questo non è lo stesso di un test in loco . Non esistono due situazioni “in loco ” che forniscano esattamente le stesse condizioni , quindi i test possono essere eseguiti solo per fornire un confronto tra diversi prodotti isolanti , utilizzando esattamente le stesse condizioni . Di conseguenza, i produttori illustrano le prestazioni nella letteratura commerciale e tecnica descrivendo l’ installazione perfetta , dove i giunti sono perfettamente realizzati, l’isolamento è uniformemente continuo e tutte le tolleranze sono millimetriche perfetto. Chiunque sia stato in un cantiere saprà che questo non rispecchia la realtà.
A tal fine, gli specificatori possono prendere atto dell’attuazione delle valutazioni del Green Deal . Il diktat in questo caso è quello di aderire alla “regola d’oro” secondo cui il costo delle misure di risparmio energetico proposte non deve superare i risparmi previsti derivanti dal conseguente utilizzo di minore energia . In pratica , per assicurarsi di ciò, i Green Deal Assessors (GDA) stanno adottando una linea molto conservativa sui risparmi previsti e sui risparmi previsti che comportano calcoli sull’uso dell’isolamento al 75% dei dati sulle prestazioni del produttore .
Inoltre, mentre i produttori si concentrano sulle prestazioni del prodotto , possono sorvolare su altre questioni chiave che influiscono direttamente sulle prestazioni , come la specifica del prodotto isolante corretto all’interno di aree dell’edificio che possono generare un ambiente freddo e potenzialmente umido , ad esempio, vuoti sottopavimento .
L’isolamento e l’acqua non si mescolano. Tutti i tipi di prodotti isolanti saranno interessati in un intervallo da trascurabile (come il polistirene estruso (XPS)) a gravemente compromesso (come gli isolanti in lana). Il grado di compromissione sarà correlato al grado di contaminazione . Quindi qualsiasi ambiente in cui il vapore acqueo può esistere senza minaccia di evaporazione rapida e totale , o la presenza di goccioline d’acqua fisiche stesse, ridurrà le prestazioni di isolamento . Una volta all’interno della matrice dell’isolante, acqua condurrà l’ energia che l’ isolamento sta cercando di contenere. Più grande è la goccia d’acqua , maggiore è la conduzione .
Ad esempio, dove la lana di vetro è installata in una parete a intercapedine piena , se uno dei lati dell’intercapedine in muratura è stato esposto alla pioggia immediatamente prima dell’installazione dell’isolante , si verificherà una riduzione delle potenziali prestazioni di isolamento dell’intercapedine completata muro . Se l’ isolamento è stato lasciato bagnare, le prestazioni potrebbero diventare negative.
Sostenibilità
Gli odierni progettisti di ambienti costruiti sono sottoposti a crescenti pressioni ; essere più verdi , progettare un ambiente a più basse emissioni di carbonio e muoversi verso una maggiore sostenibilità . I maggiori produttori di isolanti hanno messo in atto misure significative per:
Ridurre la dipendenza dalle materie prime .
Riciclare prima e dopo la produzione .
Riduci gli imballaggi e assicurati che gli imballaggi rimangano riciclabili.
Ridurre il consumo di energia nella produzione e nei trasporti .
Avere zero rifiuti nelle politiche di discarica .
I produttori commercializzano i loro prodotti come “sostenibili” sulla base del presupposto che i loro prodotti isolanti faranno risparmiare molta più energia/ carbonio , nel corso della durata dell’installazione , rispetto al costo di produzione .
Conclusione
I materiali isolanti fanno affidamento sulla loro composizione molecolare intrinseca, per ridurre al minimo le tre forme di trasferimento di calore : radiazione , conduzione e convezione . Le maggiori perdite di calore dell’edificio sono dovute al movimento dell’aria . Qualsiasi corpo d’ aria in movimento estrarrà calore da un oggetto o una superficie su cui passa. La perdita di calore è proporzionale alla velocità dell’aria in movimento , alla quantità di acqua presente e al differenziale di temperatura tra le sorgenti di caloree aria .
Più veloce è il movimento dell’aria su una fonte di calore , più veloce è il trasferimento di calore . La presenza di goccioline d’acqua fungerà da acceleratore di questo processo, anche se di solito sarà necessario esercitare il controllo sulla saturazione del vapore acqueo per evitare problemi causati dalla condensa .
La condensazione può essere controllata in larga misura assicurando che il vapore acqueo nell’aria sia contenuto all’interno del caldo ambiente interno . Gli strati di controllo del vapore sul lato caldo dell’isolamento , che sigillano efficacemente l’ involucro alla migrazione dell’aria tra le zone calde e quelle più fredde, sono la soluzione teorica.
L’attuale tecnologia dei materiali e la lavorazione attentamente monitorata nell’assemblaggio di tali materiali , possono ottenere perdite d’aria quasi nulle attraverso l’ involucro isolato , e in effetti il design Passivhaus fa affidamento su questo, mentre si utilizza la ventilazione controllata per rimuovere l’aria contaminata , principi di progettazione che dipendono dalla lavorazione in ordine avere successo.
Affrontando la costruzione cellulare di materiali isolanti dedicati , lo scopo intrinseco è impedire il movimento dei gas all’interno della matrice del nucleo isolante , così facendo si ridurrà anche la perdita di calore conseguente a tale movimento.
Sebbene i prodotti isolanti “a celle aperte” , come la lana, consentano una migrazione dell’aria molto maggiore attraverso di essi, e ciò ne limiti le prestazioni , la loro costruzione flessibile offre un vantaggio molto maggiore in termini di controllo della qualità della lavorazione dell’installazione . A causa della natura del materiale , la giunzione produce un risultato molto simile al materiale stesso. Considerando che i prodotti in cartone rigido comportano un’onerosa penalità di premio per l’installazione per ottenere il “laboratorio” del produttore test ‘ standard di precisione di giunzione.
I materiali isolanti con una composizione cellulare più densa e autonoma forniranno una conduttività termica inferiore ( valore λ ) e quindi una resistività termica più elevata ( valore R ) per superare le prestazioni dei materiali a “celle aperte” , che si basano sul mantenimento dell’aria secca all’interno del loro core per le massime prestazioni .
Sono disponibili prodotti espansi a celle aperte che, grazie alla loro composizione della matrice centrale , hanno una conduttività termica più elevata rispetto ai loro cugini a celle chiuse, ma presentano vantaggi con una maggiore flessibilità per adattarsi al movimento dell’edificio e qualsiasi deterioramento delle pareti cellulari non comporterà la liberazione del contenuto di gas .
Nello specificare i prodotti isolanti, il progettista dell’edificio dovrebbe considerare il potenziale di contaminazione dell’acqua e la possibilità di migrazione di gas all’interno della matrice del nucleo e il conseguente compromesso nelle prestazioni , che potrebbe deteriorarsi ulteriormente nel corso della vita dell’edificio , non visto e non controllato.
Esistono sul mercato tecnologie con prestazioni migliori con ” aerogel ” e ” pannelli evacuati “, ma le prestazioni si basano sugli stessi principi di trasferimento del calore e per il momento hanno una nicchia di specifiche limitata , rimanendo in gran parte proibitive per la stragrande maggioranza dei applicazioni.
Fonte
Design Ing Buildings
Note di approfondimento Europeo
1. https://energy.ec.europa.eu/topics/energy-efficiency/energy-efficient-buildings/energy-performance-buildings-directive_en
2. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/IT/TXT/?uri=CELEX%3A32010L0031&qid=1678963111869
3. https://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?qid=1399375464230&uri=CELEX:32012L0027
4. https://epb.center/epb-standards/energy-performance-buildings-directive-epbd/
5. https://ec.europa.eu/commission/presscorner/detail/en/IP_20_1835
6. https://www.europarl.europa.eu/news/it/headlines/society/20180301STO98928/emissioni-di-gas-serra-per-paese-e-settore-infografica
7. https://unfccc.int/news
8. https://www.energymonitor.ai/finance/corporate-strategy/how-green-lobbyists-helped-drive-unprecedented-eu-climate-action-in-2022/
9. https://efficienzaenergetica.ediliziainrete.it/prodotti/sistema-thermocap