Materiali isolanti contro i ponti termici

05/06/2020 - Abitare in una casa salubre è molto importante, godere del comfort abitativo non deve essere un privilegio ma uno standard di qualità accessibile a tutti. Per questo, quando si presentano campanelli di allarme come la formazione di muffe, la percezione di elevati tassi di umidità o di sbalzi di temperatura eccessivi, bisogna correre ai ripari.

La comparsa di muffe è dovuta alla formazione di condensazione superficiale. Quest’ultima è determinata da due fattori: eccessivi valori di Umidità Relativa o la presenza di Ponti Termici.
 

Ponti termici, cosa sono e come riconoscerli

Un ponte termico è un collegamento tra esterno ed interno. In quanto tale permette al freddo di entrare e al caldo di uscire e viceversa, creando una disomogeneità di temperatura sulle superfici. Il punto in cui è localizzato il ponte termico è definito superficie fredda. In prossimità delle superfici fredde, la differenza di temperatura fa sì che il vapore acqueo presente nell’ambiente condensi, passando dallo stato gassoso a quello liquido, a volte anche visibile sottoforma di brina o goccioline, e dia origine alle muffe.

I ponti termici sono causati da discontinuità geometriche, come per esempio l’angolo (interno ed esterno) che si forma tra due pareti verticali perimetrali; l’intersezione tra un muro interno e muro perimetrale; l’innesto balcone - parete; la variazione di spessore nella muratura come la presenza di cavedi, nicchie per l'alloggiamento dei termosifoni, vani tecnici e canne fumarie.

Altresì, i ponti termici sono causati da discontinuità termiche, ossia materiali con diverse caratteristiche di isolamento termico a contatto, come il pilastro passante in un muro; gli elementi strutturali che costituiscono una parete in cartongesso; il cassonetto della tapparella, il davanzale della finestra, l’infisso all’interno della parete; l’innesto solaio - parete.
 

Ponti termici, come correggerli

Un ponte termico non si elimina ma si corregge e per scovarli il metodo migliore è l’analisi termografica.

La correzione del ponte termico è importante per le seguenti ragioni:

- evita la formazione di condensazioni superficiali e quindi la comparsa di muffe;
- contiene le dispersioni termiche e quindi fa risparmiare energia;
- migliora il comfort indoor, mediante la distribuzione ottimale delle temperature superficiali.

La soluzione ai ponti termici è l’isolamento termico. Che si realizza “aggiungendo” alla stratigrafia della muratura un materiale termoisolante. Esso può essere posizionato esternamente (sistema a cappotto), internamente, o all’interno della muratura se è presente un’intercapedine (insufflaggio).
 

Materiali isolanti, caratteristiche termofisiche

Un materiale isolante è caratterizzato dalle seguenti grandezze fisiche:

Conducibilità Termica (λ): l'attitudine di un materiale a trasmettere il calore.

Resistenza Termica (R): la capacità del materiale di opporsi al flusso di calore.

Trasmittanza Termica (U): la quantità di dispersioni termiche attraverso una materiale.

Queste grandezze sono tra loro correlate; schematizzando si può dire che il potere isolante di un materiale è tanto più forte, quanto più il valore della conducibilità termica è minore. Perché un basso valore di λ determina un aumento di R a cui corrisponde una diminuzione di U.
 
Altre grandezze termofisiche da considerare sono:

La Resistenza alla diffusione del Vapore (μ): misura il comportamento di un materiale al passaggio dell’umidità; indica se il materiale è igroscopico o meno, quindi se assorbe vapore acqueo e può crearsi condensa al suo interno. Alti valori di μ determinano un’alta resistenza alla diffusione del vapore

La Densità: misura la capacità di un materiale di accumulare calore. È una grandezza molto importante al fine di valutare il comportamento estivo del materiale isolante. Una buona capacità di accumulo del calore, in estate si traduce in un buon livello di ritardo nel passaggio del calore dall'esterno all'interno, per cui sono preferibili alti valori di densità associati a bassi valori di conducibilità.

Ci sono altre grandezze non presenti in questo elenco, ma che vanno prese in considerazione, soprattutto per la messa in funzione del materiale, come la resistenza al fuoco, il peso specifico ecc. pertanto, è importante visionare le schede tecniche dei singoli materiali, perchè  l'efficienza dell’isolamento termico nell’evitare condensazioni e ridurre le dispersioni di calore per un lungo periodo di tempo, dipende da tutte le grandezze termofisiche che lo caratterizzano.

La scelta del materiale isolante va sempre contestualizzata, a seconda della tipologia costruttiva, del tipo di applicazione, dell’umidità relativa dell’ambiente e degli sbalzi termici a cui è soggetto, della stratigrafia delle chiusure opache, dalla zona climatica ecc. Per cui si opterà per un prodotto isolante anziché per un altro.

Le normative da rispettare per raggiungere adeguati standard sono davvero molteplici, quindi serve una progettazione attenta ed integrata che consideri ogni singolo aspetto se si vogliono ottenere i risultati attesi.
 

Ponti termici, le tipologie dei materiali isolanti

L’origine dei materiali isolanti può essere:

Organica, a sua volta un materiale di origine organica può essere Naturale o Sintetico.

Inorganica, a sua volta un materiale di origine inorganica può essere Naturale o Sintetico.

Un materiale è detto organico quando deriva da materiali rinnovabili, mentre è detto inorganico quando è ottenuto mediante un processo produttivo di natura chimica.
 
I materiali isolanti organici naturali (prodotto vegetale, animale o minerale) si differenziano per la struttura che può essere:

- Fibrosa: fibra e lana di legno; fibra di legno mineralizzata; fibra vegetale (canapa, kenaf, cocco, lino, mais, juta); fibra di cellulosa, fibra animale (lana di pecora).
- Cellulare: il sughero

I materiali isolanti organici naturali hanno dei buoni valori di conducibilità termica e di densità, ma hanno bassi valori di resistenza al vapore; il loro utilizzo dovrebbe essere abbinato ad uno strato di barriera al vapore, o a soluzioni di cappotto ventilato che permettono la traspirabilità del materiale. Sono molto utilizzati in bioedilizia e nell’architettura passiva.

I materiali isolanti organici sintetici (prodotto di origine naturale che viene trattato con processi di produzione di tipo artificiale) si differenziano per la struttura che può essere:

- Fibrosa: fibra di poliestere.
- Cellulare (i cosiddetti materiali plastici): polietilene espanso reticolato; polistirene espanso (EPS - polistirene espanso sinterizzato e XPS - polistirene espanso estruso); espanso modificato a base polipropilenica; espanso modificato a base polietilenica (polietilene espanso - PEE e polipropilene espanso - PPE); poliuretano espanso rigido - PUR; elastomeri espansi.

I materiali isolanti organici sintetici hanno ottimi valori di conducibilità termica (quasi tutti inferiori allo 0.050 W/mK) ed elevata resistenza alla diffusione del vapore, infatti sono utilizzati in ambienti molto umidi. I valori della densità sono bassi, pertanto, bisognerà prevedere degli accorgimenti progettuali per il comportamento estivo, spesso, sono utilizzati in accoppiamento con altri materiali, in modo da esaltarne le prestazioni.
 
I materiali isolanti inorganici naturali (prodotto di origine minerale formato da prodotti granulari o espansi di tipo naturale) si differenziano per la struttura che può essere:

- Porosa: perlite espansa; pomice naturale; argilla espansa; intonaco isolante.
- Fibrosa: vermiculite espansa.

I materiali isolanti inorganici naturali sono debolmente isolanti, hanno valori di resistenza alla diffusione del Vapore bassi, ma buoni valori di densità. Devono essere abbinati ad altri materiali, infatti, per la loro leggerezza sono usati i granuli sfusi nelle intercapedini di pareti coperture e sottofondi.

I materiali isolanti inorganici sintetici (prodotto di sintesi chimica) si differenziano per la struttura che può essere:

- Porosa: calcio silicato.
- Fibrosa: lana di vetro; lana di roccia.
- Cellulare: vetro cellulare.

Interessante è il vetro cellulare che ha un valore di μ pari ad infinito.

Infine, c'è un'altra categoria, quella dei materiali isolanti definiti speciali o innovativi:
i pannelli vacuum - sottovuoto (conducibilità termica ridottissima con spessori minimi), isolanti termoriflettenti (agiscono per irraggiamento), isolante a base di aerogel, un materiale solido e leggero che presenta una conducibilità termica molto bassa, pari a 0,015 W/mK, tale da renderlo l’isolante più performante utilizzabile attualmente nelle costruzioni.