In inverno, per mantenere una temperatura confortevole negli ambienti interni non basta riscaldare l'aria: è necessario che la temperatura delle pareti sia abbastanza elevata da non diminuire la temperatura interna dell'ambiente. Tale effetto si ottiene riducendo gli scambi termici con l'esterno, e cioè isolando termicamente l'involucro dell'edificio. Questo ragionamento è valido sia per il riscaldamento invernale che per il raffrescamento estivo: minori sono gli scambi di calore tra ambiente esterno ed interno dell'edificio e minori saranno i consumi di energia per mantenere temperature di comfort negli ambienti interni.

I materiali isolanti termoacustici sono quei materiali utilizzati per ridurre la trasmissione di calore e suoni attraverso gli elementi dell'involucro dell'edificio o attraverso gli elementi divisori interni. Questo tipo di materiali è caratterizzato da proprietà che influiscono direttamente sia sulle prestazioni invernali che su quelle estive dell'edificio.

Comportamento e grandezze termofisiche degli isolanti

Isolare significa ridurre i flussi di calore che attraversano l'involucro. La capacità di isolare è particolarmente importante nel periodo invernale, per ridurre le dispersioni di calore dall'interno verso l'esterno dell'edificio.

Le grandezze termofisiche che caratterizzano il potere isolante di un materiale sono: 

• La conducibilità termica (W/mK) indica la capacità di trasmettere più o meno bene il calore. Rappresenta la prestazione isolante del singolo materiale. Più basso è il valore di conducibilità termica migliore è la prestazione isolante del materiale.

• La resistenza termica (K/W) rappresenta la capacità del materiale di opporsi al passaggio di calore ed è pari all'inverso della trasmittanza (vedi la voce "Trasmittanza termica" nei Riferimenti in fondo alla pagina). 

Capacità di accumulare calore, unita alla capacità di ricederlo e diffonderlo dopo un certo periodo di tempo: è una proprietà particolarmente importante nel periodo estivo, poiché attenuando e ritardando la penetrazione del calore all'interno dell'edificio si possono ridurre notevolmente i carichi termici durante il giorno. In inverno questa proprietà fa si che le oscillazioni di temperatura all'interno dell'edificio vengano attenuate (per un ulteriore approfondimento vedi anche "Massa termica" nei Riferimenti in fondo alla pagina).

La capacità di accumulare calore si esprime attraverso: 

• La densità (kg/m³) è il peso in una unità di volume di un materiale. D'estate sono preferibili alti valori di massa volumica a parità di spessore e conducibilità termica. Aumentando la densità diminuisce la diffusività.

• Il calore specifico (J/kgK) è la quantità di calore necessaria per far variare di 1°C la temperatura di 1kg del materiale considerato. Indica l'attitudine di un materiale ad accumulare calore. D'estate sono preferibili alti valori di calore specifico a parità di spessore e conducibilità termica. Aumentando il calore specifico diminuisce la diffusività.

• La diffusività (m²/s) è la capacità di un materiale di diffondere il caldo e il freddo. Con alta diffusività si ha una elevata distribuzione del calore, mentre una bassa diffusività significa che il calore all'interno del materiale si estingue rapidamente. 

Comportamento igrometrico, indica la capacità di un materiale di lasciarsi attraversare o meno dal vapore. E' un fattore importante da considerare poiché incide direttamente sul comfort e sulla salubrità degli ambienti interni.

Il comportamento termoigrometrico di un materiale viene valutato mediante una grandezza termofisica: 

• La permeabilià al vapore è un indice (μ) indicante la resistenza alla diffusione del vapore offerta da un materiale. Valori inferiori a 10 indicano una notevole permeabilità al vapore, mentre valori superiori a 500 indicano che il materiale è difficilmente attraversabile dal vapore.  

La permeabilità al vapore è una proprietà particolarmente influente sul comfort abitativo. Un involucro altamente impermeabile causa il ristagno del vapore all'interno dell'edificio, con una serie di problemi legati alla presenza di umidità che portano rapidamente al degrado dell'involucro e all'abbassamento delle condizioni di salubrità degli ambienti interni.

 
Criteri di scelta del tipo di isolante 

La scelta del materiale isolante idoneo per il tipo di intervento che si sta realizzando, è dettata da più variabili.

Modalità di intervento 

Le modalità di inserimento degli isolanti rispetto all'involucro dell'edificio sono tre:

• posa in opera dell'isolante sulla faccia esterna dell'involucro
• posa in opera dell'isolante in una intercapedine
• posa in opera dell'isolante sulla faccia interna dell'involucro

Granuli sfusi, schiume e materassini sono idonei alla posa in opera in intercapedini, mentre pannelli flessibili e pannelli rigidi sono idonei alla posa in opera su faccia interna ed esterna. 

Prestazione energetica dell'intervento 

Per avere alte prestazioni energetiche, è necessario scegliere materiali isolanti con bassi valori di conduttività termica e con spessore adeguato per l'isolamento invernale; con alta densità, alto calore specifico e spessore adeguato per un corretto comportamento estivo.

Il dimensionamento degli strati isolanti dell'involucro viene eseguito, come prescritto dalla normativa, in funzione dei parametri climatici relativi all'area in cui si realizza l'intervento (vedi la voce "Zone climatiche" nei Riferimenti in fondo alla pagina). 

Qualità ambientale dell'intervento  

E' importante utilizzare materiali isolanti, che nell'intero ciclo di vita abbiamo un basso consumo di risorse naturali ed energetiche, che siano facilmente di riutilizzabili e riciclabili e che non comportino eccessive problematiche di smaltimento.

Per ciclo di vita si intende la somma delle seguenti fasi:  

• Approvvigionamento. Nella scelta delle materie prime bisogna valutare la provenienza delle risorse, in modo da scegliere materie facilmente reperibili e rigenerabili ed evitare consumi eccessivi per il trasporto

• Produzione, all'interno della quale si devono valutare:
Consumo di energia. Il processo produttivo del materiale è la fase che richiede il maggior consumo di energia, spesso proveniente da fonti non rinnovabili e utilizzata in modo non efficiente. Questo perché i forni utilizzati nella produzione della maggior parte degli isolanti sfruttano combustibili fossili di cui solo una piccola parte serve effettivamente per la produzione del materiale, mentre la maggior parte viene dispersa sotto forma di calore. Per evitare questo spreco di energia, alcuni produttori utilizzano forni con sistemi di recupero del calore o a ciclo continuo.
Inquinamento. L'inquinamento costituisce un fattore di rischio legato alla maggior parte della produzione industriale e si manifesta in diversi modi a seconda degli elementi inquinanti emessi nell'atmosfera. Può essere causa della riduzione dello strato di ozono, dell'aumento dell'effetto serra o del fenomeno delle piogge acide.

• Lavorazione e messa in opera. Alcuni materiali isolanti necessitano, durante la messa in opera, dell'uso di sostanze nocive per l'ambiente come collanti o additivi. La posa di questo tipo di materiali deve essere attentamente monitorata affinché avvenga senza rischi per l'ambiente e per gli addetti alle lavorazioni.

• Fase di esercizio. La valutazione dell'emissione di sostanze tossiche da parte del materiale durante la vita utile dell'involucro dell'edificio è un fattore importante nella scelta del materiale stesso, e dipende dalla tipologia della materia prima (vegetale, animale, minerale...).

• Dismissione. Alla fine della vita utile del materiale, come componente dell'involucro, questo può essere riutilizzato, recuperato, riciclato o eliminato. Nei primi due casi il materiale viene smontato e riutilizzato, per lo stesso scopo o per uno scopo differente. Generalmente il riuso e il riutilizzo sono troppo onerosi, a meno che non vengano previsti già in fase di messa in opera del materiale. Il riciclaggio, invece, prevede che il materiale venga trattato e reinserito nel mercato come materia prima nuova: in questo caso si devono considerare le problematiche legate al dispendio di energia necessario per rigenerare il materiale ed all'eventuale inquinamento che ne deriva. L'eliminazione comporta invece problemi legati allo smaltimento dei materiali di risulta, che possono provocare problemi di impatto ambientale o di inquinamento anche gravi. 

Classificazione

La classificazione dei materiali isolanti può essere effettuata in base alla loro origine o in base alla forma con cui sono reperibili in commercio.

In base all'origine avremo quattro tipi di isolanti:

• Origine vegetale: fibra di legno, fibra di legno mineralizzata, fibra di cellulosa, fibra di kenaf, fibra di canapa, fibra di lino, fibra di mais, fibra di cocco, fibra di juta, canna palustre, sughero.
• Origine animale: lana di pecora.
• Origine sintetica: polistirene espanso sinterizzato, polistirene espanso estruso, poliuretano espanso, polietilene espanso, fibra di poliestere.
• Origine minerale: fibra di vetro, fibra di roccia, pomice naturale, argilla espansa, perlite espansa, vermiculite espansa, vetro granulare espanso, calce-cemento cellulare, vetro cellulare.

In base alla forma in commercio si possono distinguere almeno dieci tipologie:

• Pannelli flessibili: fibra di legno, fibra di canapa, fibra di cocco, fibre di cellulosa, fibra di poliestere.
• Pannelli rigidi: fibra di legno, fibra di legno mineralizzata con cemento Portland, fibre di legno impregnate con resine o bitume, calce-cemento cellulare, vetro cellulare, polistirene espanso sinterizzato, polistirene espanso estruso, poliuretano espanso, polietilene espanso.
• Fibre sfuse: legno mineralizzato.
• Granuli sfusi: sughero naturale, sughero espanso, fibra cellulosa, argilla espansa, perlite espansa, vermiculite espansa, pomice, polistirene espanso.
• Granuli impastati.
• Rotoli: feltro di juta, sughero, lana di pecora.
• Stuoie: canna palustre.
• Fiocchi: fibra cellulosa.
• Schiume: poliuretano.
• Materassini: lana di vetro, lana di roccia.

 
Bilancio ecologico 

Per una scelta ambientalmente sostenibile del materiale, a parità di prestazioni isolanti è preferibile un materiale con bassa energia inglobata (per energia inglobata si intende l'energia utilizzata per la produzione del materiale). Questa deriva dalla somma dell'energia necessaria al reperimento delle materie prime, al processo produttivo, all'imballaggio (consumo di energia primaria in MJ/kg).

Si riportano alcuni consumi di energia primaria in MJ/kg per materiali di origine diversa:

• Fibra cellulosa: 2,94 MJ/kg.
• Fibra di legno mineralizzata con cemento Portland: 5,40 MJ/kg .
• Lana di vetro: 34,60 MJ/kg.
• Poliuretano espanso: 126,20 MJ/kg 

 
Fonte: A.N.I.T Associazione Nazionale per l'Isolamento Termico ed Acustico
I materiali isolanti - L'isolamento termico ed acustico, di Sergio Mammi e Alessandro Panzeri.
Edizioni TEP srl, 2005  

Per il paragrafo sulla qualità ambientale

Fonte: L'isolamento ecoefficiente - Guida all'uso dei materiali naturali, di Alessandro Fassi e Laura Maina.
Edizioni Ambiente, 2006.
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