Materiali Isolanti Termici Innovativi: Verso il Superisolamento degli Edifici?



Quali sono le principali differenze tra i materiali superisolanti e i materiali isolanti tradizionali? Riescono a fornire buoni rapporti costi/benefici? Per quali tipi di applicazioni e interventi di retrofit energetico sono più adatti tali materiali iperisolanti?

I materiali superisolanti si conoscono da diverso tempo, fin dai primi anni 2000 e la ricerca scientifica internazionale continua imperterrita per migliorarne le prestazioni sia termiche che applicative. Tali isolanti termici hanno valori di conducibilità termica molto bassi rispetto a quelli tradizionali, ma non devono necessariamente essere promotori del superisolamento degli edifici, che in diverse occasioni comporta problemi di comfort e di vivibilità interna agli edifici.

Sicuramente hanno la potenzialità di essere una soluzione efficiente in tutti i casi di riqualificazione energetica di edifici esistenti, laddove siano necessari ridotti spessori per raggiungere i limiti prestazionali imposti dalla legislazione vigente e futura.

Materiali super isolanti innovativi

Tutti i materiali isolanti tradizionali, fatta eccezione per alcuni tipi di schiume cellulari, si basano ancora sull’incorporamento dell’aria in piccole cavità, pori o cellule che impediscono lo scambio termico per convezione. Per questo motivo la conducibilità termica di tali materiali raggiunge valori minimi fino a 0,023 W/mK.

Per andare oltre questo limite e raggiungere il superisolamento mediante la riduzione della conducibilità termica, possono essere applicate tre strategie principali:

  • rimozione del gas: questa tecnica è utilizzata per i pannelli isolanti sottovuoto (VIP)
  • cambiare il tipo di gas: come viene fatto per le vetrocamere delle finestre, riempite di Argon o Kritpon
  • intrappolare il gas in minuscoli pori che abbiano una dimensione inferiore al percorso medio fatto dal gas intrappolato al fine di limitare il trasferimento di energia tra le molecole. Questa tecnica è utilizzata per gli areogel o altri materiali nano-porosi.

Conducibilità termica materiali isolanti convezione aria

Utilizzando una di queste tre tecniche, la conduttività termica dei materiali superisolanti assume valori generalmente inferiori a 0,015 W/mK e può raggiungere valori ancora più bassi, vicino a 0,005 W/mK. Pannelli isolanti sottovuoto e materiali nanostrutturati tipo aerogel sono già disponibili sul mercato, integrati ad esempio in pannelli in policarbonato.

I materiali super-isolanti restano comunque ancora molto costosi (20-40 €/mq per 1 mqK/W di resistenza termica) rispetto ai materiali isolanti tradizionali (2-10 €/mq per 1 mqK/W di resistenza termica), ma diventano una soluzione economicamente interessante se si considera il ridotto spessore richiesto rispetto a soluzioni tradizionali.




I Materiali Super-Isolanti, quali Benefici possono Apportare alla Prestazione Energetica degli Edifici?

Negli edifici residenziali, il riscaldamento invernale, l’acqua calda sanitaria e il raffrescamento estivo rappresentano circa l’80% del consumo totale di energia. Il modo più efficiente per contenere il consumo energetico degli edifici è quello di ridurre le dispersioni termiche migliorando l’isolamento termico dell’involucro edilizio opaco (tetto, parete e pavimento) e trasparente. Andare oltre l’attuale prestazione termica è fondamentale per raggiungere gli obiettivi di efficientamento energetico della strategia europea 2020.

I valori ottimali di trasmittanza termica U tendono a valori compresi tra 0,15 W/mqK e 0,30 W/mqK, con un valore medio intorno a 0,20 W/mqK. Raggiungere tali trasmittanze termiche con materiali tradizionali come lana minerale o schiume cellulari, implica spessori pari a 15-20 cm.

In caso di riqualificazione energetica di edifici esistenti, lo spessore dell’isolante diventa una questione importante e i materiali superisolanti possono in tal caso essere molto efficaci, con spessori che si aggirano intorno ai 2-5 cm.

Progetti di Ricerca Europei sui Materiali Superisolanti

Sono diversi i progetti europei che puntano allo sviluppo dei materiali innovativi iperisolanti:

  • la Commissione Europea sostiene la ricerca sui materiali superisolanti tramite ingenti investimenti nel 7° programma quadro dell’UE
  • il progetto AEROCOINS mira a sviluppare un nuovo materiale aerogel composito-ibrido organico-inorganico
  • l’obiettivo del progetto HIPIN è lo sviluppo di una produzione sostenibile ed economica di un rivestimento a base di aerogel nanostrutturato
  • un altro progetto di ricerca, NANOINSULATE, sta lavorando a un nuovo tipo di pannello isolante sottovuoto (VIP) opaco e trasparente, durevole, robusto, economico, incorporando nuovi materiali a base di nanotecnologie come nano-schiume, aerogel compositi e fogli altamente schermanti
  • il progetto FOAMBUILD, ha recentemente iniziato lo sviluppo di una schiuma di particelle termoplastiche utilizzando materie prime di nuova concezione, additivi per la produzione di schiume neon-cellulari.

Iniziative Internazionali Volte alla Promozione dei Materiali Superisolanti

Dall’inizio dell’anno 2000 vi è un crescente interesse in tutto il mondo per i materiali superisolanti. Ogni due anni, a partire dal 2001, viene organizzato un simposio internazionale sui materiali iperisolanti (IVIS).

L’Agenzia Internazionale per l’Energia (IEA), nell’annex 39, ha studiato l’applicazione dei pannelli isolanti sottovuoto (VIP) nel settore edilizio. Il nuovo annex 65, Long-Term Performance of Super Insulation Materials in Building Components and Systems, sarà operativo da metà anno 2014.

L’obiettivo principale di tali studi sui materiali superisolanti è quello di fornire dati affidabili (proprietà e durabilità) e tecniche di installazione sicure.

Norme Tecniche Armonizzate e Valutazioni Tecniche Europee per i Materiali Superisolanti

Le caratteristiche prestazionali dei materiali da costruzione sono spesso individuate da norme tecniche armonizzate (vedi EN 13164:2012 per il Poliuretano Espanso ed EN 13165:2013 per il Polistirene Espanso Estruso XPS) o in mancanza di esse, da valutazioni tecniche europee volontarie (Documento di Benestare Tecnico Europeo BTE), sulla base dei quali ogni fabbricante fa le proprie dichiarazioni di prestazione.

In Europa sono pochi ancora i materiali superisolanti coperti da valutazioni tecniche europee, tanto meno da norme tecniche armonizzate. Attualmente i gruppi di lavoro CEN e ISO stanno preparando delle proposte di norme tecniche per i materiali iperisolanti. Negli Stati Uniti c’è invece lo standard ASTM che copre i requisiti generali per i pannelli isolanti sottovuoto (VIP).

Tu hai mai utilizzato i materiali superisolanti, aerogel o pannelli sottovuoto? Fammi sapere la tua esperienza in merito nei commenti.

Approfondimenti

Photo credit: jsbarrie

Mi aiuti a diffondere l'articolo? Condividilo se ti è piaciuto, grazie!

Hai già scaricato questi fogli di calcolo gratuiti?

Fogli excel per calcoli termici edifici: epi limite, risparmio energetico, indici di comfort, trasmittanza, prestazione energetica, raccolta dati apeNon perderti queste guide e fogli excel gratuiti per lavorare agevolmente nel risparmio energetico e sostenibilità ambientale degli edifici
Privacy
COMMENTI FACEBOOK

Commenti blog

  1. Rino
  2. Stefano
  3. Paolo
  4. Toribio
  5. Paolo
  6. Paola
  7. Dario

Lascia un tuo commento

Il tuo indirizzo email non sarà pubblicato. I campi obbligatori sono contrassegnati *

Questo sito usa Akismet per ridurre lo spam. Scopri come i tuoi dati vengono elaborati.