Fisica delle costruzioni

Trasmissione del calore

Il calore si può trasmettere in tre modi: irraggiamento, convezione e conduzione. La mancanza di conduzione termica costituisce la caratterista principale dei materiali isolanti. 

 

Come funziona ’l’isolamento?

Un materiale isolante efficace isola in modo ottimale e conduce quindi male il calore e non consente la circolazione dell’aria (o di un gas).
I materiali isolanti in PU, quali PUR e PIR, sono composti da strutture schiumose tridimensionali fini  che costituiscono celle piene di gas. Grazie alla struttura fine il calore deve attraversare molte barriere prima di raggiungere l’altro lato del materiale. 

 

Conducibilità del calore  λ [W/mK]

Materiale	Conducibilità del calore λ [W/mK]
PIR UNILIN	0.022
Legno dolce	0.13
Calcestruzzo (non armato)	1.4
Acciaio	50

Come avviene l’isolamento?

La presenza di uno strato isolante in una struttura fa in modo che la superficie interna non si raffreddi eccessivamente. In questo modo l’ambiente si raffredda meno rapidamente e necessita di un riscaldamento minore. 

 

Resistenza al calore R [m²K/W]

Minore è il calore che oltrepassa un prodotto e maggiore è la resistenza al calore (R) del prodotto stesso.
La resistenza al calore è una caratteristica del prodotto: dipende dallo spessore (maggiore è e meglio è) e dal valore λ (minore è e meglio è).  *R = d / λ

Valore-R	Materiale	Lambda	Spessore in metri
4,5	Legno	0,130	0,59
4,5	Lana di roccia	0,037	0,17
4,5	PIR	0,022	0,10

 

Struttura costruttiva

La maggior parte delle strutture sono costituite da strati multipli. Il valore R totale può essere ottenuto sommando i valori di resistenza al calore di ogni strato. (R_tot = R₁+R₂+R₃+R₄).
Qualora uno strato fosse eterogeneo (come una parete a elementi in legno con isolamento o travi a capriata) è necessario calcolare nello specifico il valore R totale dello stato eterogeneo. (R_tot = R₁+R_eterogeneo+R₄).

 

Valore U o coefficiente di scambio termico globale [W/m²K]

Per comparare strutture diverse si utilizza il coefficiente di scambio termico globale, o valore U. Tale coefficiente prende in considerazione la resistenza al calore totale con i coefficienti di trasmissione termina (R_si e R_se), in modo tale da poter confrontare i tetti anche con i pavimenti e le pareti.
Minore è il valore U e minore è la trasmissione e la conseguente perdita di calore. U = 1 / (Rsi + Rtot + Rse)

 

L’ABC dell’isolamento

Λ = conducibilità termica (proprietà del materiale)
La quantità di calore che passa attraverso il materiale isolante. Minore è il valore U, minore è la perdita di calore e migliore sarà l’isolamento. Il valore lambda è considerato il “DNA” del materiale.

E = prestazione energetica (proprietà dell’edificio)
La quantità di energia necessaria perché un edificio sia abitabile. Minore è il livello E e maggiore sarà l’efficienza energetica dell’edificio.

K = perdita termica (proprietà dell’edificio)
La quantità di calore che un edificio perde attraverso l’involucro edilizio. Minore è il valore K, minore è la perdita di calore e migliore sarà l’isolamento.

R = resistenza termica (proprietà del prodotto)
La quantità di calore bloccato dal materiale (in relazione al suo spessore). Maggiore è il valore R, minore è la perdita di calore e migliore sarà l’isolamento.

U = trasmissione termica (proprietà costruttiva)
La quantità di calore che penetra in una struttura (ad esempio il tetto). Minore è il valore U, minore è la perdita di calore e migliore sarà l’isolamento.