Nozioni di Fisica Tecnica

 

 

Nella costruzione di un edificio la scelta dell’isolamento giusto presume una conoscenza orientativa di alcuni elementi di fisica edile. Detti elementi aiutano a comprendere meglio i processi e i meccanismi che comportano un risparmio energetico ed i vantaggi dell’isolamento specificati.

Flusso di Calore negli Edifici

La climatizzazione degli edifici ha il compito di garantire il comfort alle persone che li occupano. A questo scopo è previsto il riscaldamento durante la stagione invernale ed eventualmente il condizionamento dell’aria durante la stagione estiva. Se la temperatura interna di un edificio deve essere mantenuta costante in inverno, occorrerà integrare l’energia ceduta attraverso un apporto di calore. Ciò avviene attraverso fonti energetiche uguali per esempio legno, gasolio, metano ò energia elettrica che posso essere trasformati in calore secondo modalità differenti. Una delle misure più importanti in assoluto per il risparmio energetico è l’arginamento del flusso di calore dall’interno verso l’esterno degli edifici, attenuto semplicemente creando una resistenza in grado di bloccare il flusso di calore, in altre parole l’isolamento termico.

Conduttività Termica

La capacità di un materiale da costruzione di condurre calore viene quantificata sulla scorta della propria conduttività termica specifica λ ( lambda ). Per materiali isolanti s’intendono materiali con coefficiente λ ( Coefficiente lambda ) minore di 0,1 W/mK . il coefficiente λ indica la quantità di calore che fluisce ogni secondo attraverso 1 mq di materiale da costruzione dello spessore di 1 mt. Con  una differenza di temperatura tra interno ed esterno di 1 K(=1°C).

–         Sigla λ

–         Unità di misura: W/mK

Vale la seguente regola: quanto minore è il coefficiente lambda tanto migliore è la capacità isolante del materiale

Trasmissione del Calore

Quando liquidi o gas di temperatura differente sono separati da una parete fissa avviene una trasmissione di energia definita trasmissione di calore. Nell’ambito degli edifici si verifica una trasmissione di calore dagli ambienti interni riscaldati verso l’aria esterna fredda, ad esempio attraverso le pareti esterne o attraverso il tetto. La misura della trasmissione del calore attraverso un elemento strutturale in riferimento ad uno stato stazionario rappresenta il coefficiente di trasmissione termica globale ovvero, più brevemente, il coefficiente U. Il coefficiente U indica il flusso del calore che viene ceduto dall’interno verso l’esterno attraverso una superfice di un mq. e con una differenza di temperatura di 1 K.

–         Sigla: U

–         Unità di misura: W/mqK

La trasmissione del calore attraverso un determinato elemento strutturale di un edificio dipende dalla convenzione termica naturale dell’aria interna all’elemento strutturale ( ai ) dalla conduttività termica ( λ ) a dagli spessori ( d ) dei materiali con cui quest’ultimo è realizzato a dalla convenzione termica naturale dell’elemento strutturale all’aria esterna ( aa ).

Vale la seguente regola: quanto minore è il coefficiente U dell’elemento strutturale, tanto minori sono le sue dispersioni di calore.

Accumulo del Calore

L’accumulo di calore in un edificio ha il compito di contribuire al risparmio di energia ed evitare il surriscaldamento durante i mesi estivi. Tuttavia, l’effetto della massa accumulante sul consumo di energia per riscaldamento nei paesi con clima mitteleuropeo, viene spesso sopravalutato. Nelle costruzioni leggere e nelle coperture per la protezione dal calore estivo va osservato il cosiddetto sfasamento: con questo termine si indica il tempo necessario ad un’onda termica per penetrare dal lato esterno di un elemento strutturale al suo interno. Uno sfasamento sufficientemente ampio (> 12 ore) di un elemento strutturale fa ritardare il passaggio dell’onda termica nella misura per cui la temperatura massima del giorno riesce ad entrare all’interno solo quando si può contrastare con l’aria notturna fresca.

Diffusione di Vapore Acqueo

Il riscaldamento degli ambienti abitati e l’alimentazione permanente di umidità dovuta al relativo utilizzo durante la stagione invernale comporta nell’aria presente all’interno degli ambienti un contenuto di acqua molto maggiore rispetto a quello dell’aria circolante all’esterno. La pressione parziale del vapore acqueo all’interno degli ambienti è maggiore rispetto a quella dell’aria esterna. Questa differenza di pressione provoca una migrazione (diffusione) di vapore acqueo attraverso gli elementi strutturali esterni. Nel corso della suddetta migrazione del vapore acqueo può insorgere un fenomeno di condensazione, ovvero una formazione di acqua all’interno dell’elemento strutturale. Se la temperatura della superficie interna dell’elemento strutturale è bassa, il fenomeno di condensazione può insorgere già sulla superficie interna, con la conseguente formazione di muffa.

L’esatto livello del punto di rugiada vale a dire la superficie all’interno dell’elemento strutturale su cui può formarsi l’acqua e la quantità d’acqua in questione, si può definire con sufficiente precisione attraverso un calcolo. Per le pareti di struttura più comuni nel frattempo si dispone di un numero di valori empirici sufficiente, mentre per le applicazioni particolari va eseguito un calcolo specifico, come ad esempio per l’isolamento di muri esterni dall’interno che è molto più soggetto alla formazione di condensa rispetto all’isolamento esterno. Ad oggi esistono anche per l’applicazione interna dei materiali isolanti con elevata assorbenza capillare che vengono impiegati per l’isolamento con spessore ridotto fino a 5 cm. senza calcoli specifici. A seconda del materiale e del suo spessore, il trasporto di vapore acqueo all’interno dell’elemento strutturale viene contrastato mediante l’opposizione di una resistenza detta resistenza alla diffusione. La resistenza alla diffusione di un materiale viene indicata attraverso il coefficiente u, che corrisponde allo spessore in m dello strato d’aria che oppone alla diffusione di vapore la stessa resistenza di 1 m. del materiale.

Reazione al Fuoco

Una valutazione comparata della reazione al fuoco di diversi materiali và imperniata sui seguenti fattori: infiammabilità, effetto dannoso dei gas combusti, formazione di gocce e formazione di fumo denso. I materiali da costruzione vengono suddivisi e classificati in base alla loro reazione al fuoco per determinate applicazioni è richiesto un certificato di verifica dei materiali impiegati. La pericolosità dei gas combusti è però in genere determinata dalla formazione di monossido di carbonio. Una forte formazione di fumo denso è prevedibile soprattutto nel caso del polistirolo, del PVC e di alcuni poliuretani espansi, mentre le sostanze naturali e la lana minerale sviluppano meno fumo.