Quando dei corpi a temperatura differente sono separati da una parete fissa, si verifica sempre una trasmissione di energia definita trasmissione di calore. Nell’ambito degli edifici, ad esempio in inverno, si verifica una trasmissione di calore dagli ambienti interni riscaldati verso l’aria esterna fredda, attraverso le pareti esterne o attraverso il tetto. Lo scambio di calore tra due corpi è regolato da due fondamentali leggi:

• il calore passa dal corpo a temperatura più alta al corpo a temperatura più fredda;

• il calore ceduto dal corpo più caldo è interamente assorbito dal corpo più freddo.

Lo scambio di calore tra due corpi a temperature differenti, o tra due parti di uno stesso corpo sempre a temperature differenti, può avvenire sostanzialmente in tremodi: per conduzione, per convezione e per irraggiamento. La conduzione del calore tra due corpi, come suggerisce il nome, avviene quando gli stessi corpi entrano in contatto tra di loro; a questo punto le molecole del corpo a temperatura maggiore disperdono parte della loro energia verso le molecole del corpo più freddo finché anche queste ultime non hanno raggiunto un livello di temperatura, e quindi di agitazione termica, di equilibrio termico. Questo fenomeno è caratteristico dei materiali solidi. Al contrario la convezione è un processo termico tipico dei fluidi, liquidi o gas che siano, come aria o acqua. Quando un fluido entra in contatto con un corpo o una sorgente di calore a temperatura elevata (ad esempio una pentola piena di acqua sul fuoco) nei punti più vicini al corpo caldo avviene una diminuzione della densità che, grazie alla spinta di Archimede, fa risalire una parte del fluido; questo vuoto è colmato dal fluido sovrastante, più freddo e quindi più denso, che scende instaurando così un moto convettivo. Questo movimento fa sì che il calore si sposti dal corpo caldo verso l’alto fino ad un eventuale corpo a temperatura più bassa posto sopra al fluido (come può essere l’aria che sovrasta la nostra pentola d’acqua!). Un fenomeno molto particolare è, invece, l’irraggiamento; esso, infatti, non necessita di alcun mezzo che “colleghi” i due corpi che trasmettono energia in quanto lo scambio di calore è dovuto ad onde elettromagnetiche. Il corpo più caldo, dunque, sprigiona, sotto forma di radiazioni, il calore che viene assorbito dal corpo più freddo. Un esempio molto importante di irraggiamento che ci riguarda da vicino è lo scambio di calore tra Sole (evidentemente il corpo caldo!) e Terra (il corpo che assorbe il calore); la sensazione di calore che si prova accostandosi ad un grosso falò (pur rimanendo a distanza tale da escludere gli effetti della convezione e ancor più la conduzione!) è un’altra dimostrazione di questo tipo di trasmissione del calore. Chiaramente, nella vita di tutti i giorni, questi tre fenomeni termici possono, e nella maggior parte dei casi lo fanno, coesistere; infatti è del tutto normale assistere a processi interagenti come ad esempio il passaggio di calore tra due corpi separati da aria posti a breve distanza tra di loro: l'irraggiamento e la convezione agiscono simultaneamente. Nel caso degli edifici la trasmissione del calore agisce fondamentalmente per mezzo della conduzione all'interno dei materiali che costituiscono la struttura dell'elemento, con l'apporto di fenomeni convettivi sulle superfici interne ed esterne; si puo definire, quindi, che attraverso un determinato elemento strutturale il calore che viene disperso dipende:

. dalla convezione termica naturale dell'aria posta sul lato interno all'elemento strutturale;
. dalla conduttivita termica;
. dagli spessori (d) dei vari materiali con cui quest'ultimo e realizzato;
. alla convezione termica naturale dell'elemento strutturale all'aria esterna.

La misura della trasmissione del calore attraverso un elemento strutturale di un edificio rappresenta il coefficiente di trasmissione termica globale ovvero, piu brevemente, il coefficiente U. Quest'ultimo indica il flusso di calore che fluisce dal lato caldo verso quello freddo, attraverso una superficie di 1m2 e con una differenza di temperatura di 1K e viene espresso in W/m2K. Vale la seguente regola: quanto minore e il coefficiente U dell'elemento strutturale, tanto minori sono le sue dispersioni di calore. Ma come fare praticamente a ridurre le dispersioni? Possiamo agire in due direzioni: aumentare gli spessori di materiale o adottare un materiale con conduttivita specifica migliore. La conduttivita termica, generalmente espressa con la lettera ă, e un valore proprio di ogni materiale e rappresenta la capacita di condurre calore da un ambiente caldo ad un ambiente piu freddo. Minore e questo valore, maggiore e la capacita isolante del materiale. Per materiale isolante si intende un materiale caratterizzato da una ridotta capacita di conduzione del calore, convenzionalmente con coefficiente di conducibilita termica ă inferiore a 0,065 W/mK. L'isolante perfetto dovrebbe avere conducibilita termica nulla, ma, ovviamente un tale materiale non esiste. Le caratteristiche principali che deve possedere un materiale isolante sono, oltre ad un elevato potere isolante (e quindi da un coefficiente ă molto basso), anche:

. la capacita di mantenere invariate nel tempo le sue caratteristiche;

. una resistenza meccanica sufficiente a garantire la permanenza in posizione di posa e se sottoposto a carichi buona resistenza a compressione;

. l'assenza di cedimenti sensibili sotto l'azione di vibrazioni e del peso proprio;

. la capacita di resistere a sbalzi termici senza alterazioni strutturali;

. la bassa permeabilita al vapore d'acqua;

. un basso livello di assorbimento di acqua;

. un'elevata inerzia all'azione dell'acqua;

. l'imputrescibilita e l'inattaccabilita da parte di batteri e insetti;

. il comportamento al fuoco e cioe essere incombustibile o almeno autoestinguente;

. la facilita di lavorazione.

Non esiste un materiale isolante migliore in assoluto: tutti i materiali isolanti presentano dei pregi nelle diverse applicazioni. Alcuni presentano valori piu elevati di conducibilita, altri sono ottenuti da prodotti di origine naturale, altri ancora sono insensibili allfumidita ed allfacqua. Nella costruzione di un edificio vengono utilizzati diversi materiali: la scelta dello specifico materiale dipende strettamente dallfuso per cui sono destinati, dal tipo di costruzione e infine dalle preferenze di progettista e committente.

I materiali isolanti
Canapa
Pannelli isolanti per le facciate esterne. Pannelli isolanti e tappetini isolanti per l’isolamento termico in pareti, soffitti, tetti e facciate ventilate. Materiale di tamponatura per il riempimento di cavità, corde di canapa per giunzioni di finestre e di porte. Pannelli fonoisolanti anti calpestio sotto il pavimento flottante. Frammenti di canapa sfusi come riempimento isolante tra i legni di imbottitura.

Cellulosa
Materiale sfuso semplicemente versato o insufflato tra i legni di imbottitura per pavimenti o sopra gli ultimi solai. Insufflato con un ventilatore nelle cavità dei tetti e dei soffitti, delle pareti di costruzioni in legno, ecc. (a seconda dei tipi di cavità occorrono compressioni differenti per eliminare tutti gli spazi vuoti e per evitare cedimenti di assestamento). Procedimento in umido per costruzioni in cui non è possibile l’insufflaggio a secco (la cellulosa viene mescolata con un 10% di acqua pura e la massa viene applicata a spruzzo). Pannelli isolanti in cellulosa con rinforzo in fibra di juta per la posa tra le travi portanti, nelle pareti divisorie e per l’isolamento esterno con facciate ventilate.

Fibra di legno
Pannelli isolanti per tetto utilizzati in sostituzione del tavolato del sottotetto. Pannelli per l’isolamento continuo sopra le travi portanti. Pannelli isolanti per l’isolamento tra le travi portanti del tetto, nelle pareti montanti e soffitti a travi di legno nonché per facciate e pareti intermedie. Elementi finiti per pavimenti a secco e per applicazione sotto pavimento per insonorizzazione anti calpestio. Pannelli isolanti speciali per pareti divisorie e fonoisolanti leggere.

Lana di pecora
La lana viene presentata sotto forma di feltro isolante, tappetini, pannelli acustici anticalpestio e lana di tamponatura. La lana non può essere applicata in zone ad alta sollecitazione statica.
Il materiale isolante a base di lana di pecora è particolarmente idoneo per le costruzioni in legno in quanto si adegua al suo lavorio ed è in grado di assorbire umidità fino ad un terzo del proprio peso senza perdere praticamente l’azione isolante.

Lana di vetro e di roccia
I materiali isolanti a base di fibre minerali vengono proposti per tutti i campi di applicazione, ad eccezione per le pareti a contatto con la terra e per l’isolamento dei tetti a struttura inversa.

Perlite espansa
Isolante granulare leggero per l’isolamento non caricato di cavità, ad esempio come isolamento d’intercapedine, isolamento tra le travi portanti o isolamento di soffitti del piano più elevato.
La perlite espansa può essere utilizzata anche per la produzione di malte e intonaci termoisolanti.

Polistirolo espanso (EPS)
Sono possibili tutti i campi di applicazione.

Polistirolo estruso (XPS)
Sono possibili tutti i campi di applicazione, per quanto il polistirolo estruso viene utilizzato prevalentemente per applicazioni in ambiente umido e in caso di elevate sollecitazioni da compressione.

Poliuretano (PUR)
Il poliuretano è un materiale che presenta ottimi valori di isolamento (=0,03 W/mK). Il migliore in questo senso è il poliuretano espanso rigido, stagno alla diffusione del gas (=0,025W/mK), rivestito su entrambi i lati con una pellicola di alluminio dello spessore di 0,05 mm o un tessuto non tessuto minerale.

Sughero
Pannelli in sughero agglutinati. Pannelli isolanti in sughero per l’isolamento acustico anti calpestio sotto a pavimenti continui. Sughero granulato sfuso come riempimento termoisolante.

Vetro cellulare
I pannelli di vetro cellulare sono particolarmente adatti per l’isolamento perimetrale lungo le pareti esterne a contatto con la terra, sotto il plinto di fondazione, sulle terrazze o sui tetti piani e in generale in tutte le parti di edificio sensibili all’umidità.

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