Ostacoli per calore e suono

L’isolamento termicoun corretto isolamento termico permette la riduzione di dispersioni tra interno ed esterno razionalizzando i consumi di energia.

Il benessere termico si basa sul delicato equilibrio di diversi fattori che solo una progettazione attenta può ottenere. Comunemente si ritiene che in un ambiente le condizioni di benessere termico siano garantite quando la temperatura dell’aria raggiunge i 20°C: in realtà entrano in gioco anche il tasso di umidità relativa, la velocità dell’aria e la temperatura delle superfici circostanti.
In particolare quest’ultimo aspetto è da tenere in considerazione poiché, se la superficie di una parete si trova ad una temperatura troppo bassa, chi si troverà nelle sue vicinanze, pur con una temperatura uniforme della stanza, percepirà una sensazione di disagio.
Per contro, a parità di temperatura dell’aria dell’ambiente, una temperatura delle pareti più elevata porta a una maggiore sensazione di benessere
Questo risultato può essere ottenuto attraverso una buona coibentazione che sia in grado di innalzare la temperatura superficiale delle facce interne delle pareti perimetrali.
Ciò consente di ridurre sensibilmente le dispersioni di calore dell’intero edificio verso l’esterno, razionalizzando così i consumi di energia e riducendo nel contempo l’inquinamento atmosferico.

L’isolamento acusticoun corretto isolamento permette l’abbattimento dei rumori esterni e la propagazione dei rumori da calpestio, dotando l’abitazione di comfort acustico.

Il comfort acustico all’interno degli ambienti chiusi è turbato principalmente da due tipi di suoni molesti al nostro udito: i rumori provenienti dall’esterno e i rumori da calpestio provenienti da parti attigue dell’edificio stesso.
Per contrastare il primo tipo di disturbo l’unica soluzione è costituire una barriera senza soluzioni di continuità tra la fonte del rumore e l’ambiente da proteggere.
Nel secondo caso è invece necessario evitare la trasmissione dei rumori d’urto attraverso i muri e i pavimenti del fabbricato. Queste sollecitazioni, dovute in gran parte al calpestio sui pavimenti, ma anche a qualsiasi effetto di percussione e di attrito, si propagano attraverso le strutture che, vibrando, irradiano rumore in ambienti anche lontani da quelli di origine. Il problema è risolvibile attraverso l’interposizione di strati elastici di separazione all’interno degli strati che costituiscono il pacchetto di solaio.

I materiali isolantii materiali che possiedono particolari proprietà isolanti rispetto a suono e calore possono essere classificati secondo diversi criteri.

A livello termico un materiale è tanto più isolante quanto minore è la sua conduttività termica. Si considerano, infatti, convenzionalmente materiali isolanti quelli che possiedono una conduttività termica minore di 0,14 W/m K. Essi sono caratterizzati da una bassa capacità di trasmettere calore per conduzione. Ciò è correlato a fattori come la natura chimica e la purezza della struttura molecolare del materiale stesso. Valori particolarmente bassi di conduttività termica, infatti, derivano dalla loro struttura fibrosa o alveolare, che non permette all’aria racchiusa nelle celle di produrre moti convettivi.
A livello acustico si definiscono isolanti quei materiali che servono a impedire o attenuare il passaggio delle onde sonore per via aerea o per via solida da un ambiente all’altro, oppure dall’esterno all’interno dell’edificio. Sono invece definiti assorbenti quei materiali da rivestimento caratterizzati da un alto coefficiente di assorbimento acustico, cioè che riflettono una percentuale minima dell’energia sonora che li colpisce, migliorando il comfort all’interno degli ambienti. Essi sono in genere materiali porosi costituiti da fibre o da struttura a celle aperte.
I materiali isolanti in uso in edilizia sono solitamente classificati secondo la loro natura (minerale, vegetale o sintetica), oppure secondo la loro struttura (fibrosa o cellulare).

Isolanti mineraliprovenienti dal mondo minerale questi isolanti hanno caratteristiche particolari tra cui un ottimo comportamento al fuoco.

Tra i prodotti isolanti di origine minerale uno dei più utilizzati nel settore delle costruzioni è la fibra di vetro. Le fibre di vetro sono ottenute facendo passare il vetro fuso attraverso una filiera di platino a elevato numero di fori con diametro da 1 a 8 mm (micrometri). Gli ingredienti fondamentali sono gli stessi utilizzati per i vetri comuni, anche se con differenze di dosaggio. Le fibre ottenute vengono utilizzate anche per rinforzare materie plastiche e fabbricare tessuti industriali, oltre che per preparare pannelli per l’isolamento termoacustico. Questi ultimi sono costituiti da fibre che si presentano come una sorta di lanugine ottenuta attraverso l’impregnazione con olii minerali o con particolari resine sintetiche, successivamente polimerizzate ad alta temperatura.
Le fibre più fini presentano un elevato potere isolante termoacustico e ridotti pesi specifici, ma quelle più utilizzate nel settore delle costruzioni sono quelle di diametri maggiori, particolarmente resistenti alla compressione.
La lana di vetro è utilizzata nelle costruzioni principalmente come isolante all’interno degli strati che costituiscono l’involucro dell’edificio, ma anche per l’isolamento degli impianti.
Sul mercato è possibile trovare vari tipi di prodotto tra cui ricordiamo:
– fibre sciolte con le quali è possibile isolare componenti dalla forma particolare;
– feltri trapuntati in genere accoppiati a supporti di carta, cartone catramato, velo di vetro o rete metallica zincata, impiegati principalmente per l’isolamento di strutture orizzontali;
– coppelle e cordoni utilizzati per l’isolamento termico delle tubazioni negli impianti di riscaldamento e condizionamento, e per l’isolamento acustico delle tubazioni degli impianti igienico-sanitari;
– prodotti resinati feltri flessibili o rigidi utilizzati per l’isolamento di strutture e chiusure orizzontali e verticali.
Il vetro cellulare è un altro prodotto dell’industria del vetro impiegato per l’isolamento termico. Il prodotto risulta composto da piccolissime celle chiuse contenente un gas inerte. Impermeabile e incombustibile, viene utilizzato soprattutto nelle facciate continue e per l’isolamento di coperture metalliche e impianti.
Un altro materiale isolante molto utilizzato nelle costruzioni è la lana di roccia ottenuta dalla fusione e dalla filatura di rocce naturali, scorie di alto forno e miscele vetrificabili, trattate con leganti organici. A differenza delle fibre di vetro, le lane di roccia sono costituite da fibre di diametro disomogeneo e elementi non fibrati. I prodotti così ottenuti risultano molto resistenti: sopportano temperature anche molto elevate e risultando addirittura incombustibili. Oltre che in edilizia, le lane di roccia sono largamente utilizzate nell’isolamento degli impianti e dei mezzi di trasporto. Esse si presentano sotto forma di:
– pannelli resinati;
– materassini su supporto di carta o cartone catramato;
– materassini trapuntati su rete metallica;
– coppelle per l’isolamento di tubazioni.
L’argilla espansa è un materiale a struttura cellulare che si presenta in granuli rotondeggianti di colore bruno. Essi sono costituiti da una dura scorza esterna che protegge la struttura alveolare interna a celle chiuse vetrificate. Anche questo materiale, date le sue caratteristiche, è utilizzato in edilizia come isolante: il suo coefficiente di conduttività termica dipende dal grado di espansione, e quindi dalla densità, dei granuli di argilla. Anch’esso resiste a temperature di impiego molto elevate, è completamente incombustibile e non emette fumi e gas tossici.
L’argilla espansa possiede diverse modalità di impiego. Può innanzitutto essere utilizzata sfusa o imboiaccata per l’isolamento di intercapedini, sottotetti e sottofondi. Molto spesso, come aggregato, viene mescolata al cemento per la produzione di calcestruzzi leggeri, i quali presentano così buone caratteristiche di isolamento acustico e incombustibilità.
Attraverso l’aggiunta di particolari additivi è possibile inoltre produrre calcestruzzi pompabili adatti all’agevole e compatta formazione di sottofondi per pavimentazioni e di pendenze per tetti piani.

Derivata dall’espansione di un minerale lamellare, la vermiculite espansa è un materiale isolante che ha le stesse modalità di impiego dell’argilla espansa. Completamente incombustibile è utilizzata come aggregato nei calcestruzzi leggeri, caratterizzati da alta resistenza agli agenti chimici e biologici e particolarmente indicati come intonaci di protezione al fuoco per la loro refrattarietà.
Data però la tendenza ad assorbire umidità è un materiale che deve essere conservato in luoghi asciutti.

Un altro materiale impiegato come aggregato nella composizione di calcestruzzi leggeri e malte per intonaci di malte ignifughi è la perlite espansa. È un materiale isolante derivante dall’espansione di una roccia vulcanica che si presenta sotto forma di granuli costituiti da microalveoli. Oltre che come materiale sfuso per intercapedini e sottotetti, se impastato con leganti bituminosi e fibre, è utilizzato anche come materiale di base per la costituzione di pannelli isolanti rigidi.

La pomice è, infine, un materiale naturale ottenuto dalla frantumazione o dalla selezione di granuli di roccia di origine vulcanica a struttura alveolata. Anch’essa incombustibile, è utilizzata sia come materiale sfuso da riempimento, sia per il confezionamento di malte e cls leggeri. Le granulometrie più basse vengono scelte per la produzione di intonaci, malte isolanti ed elementi prefabbricati di piccole dimensioni, le granulometrie maggiori, invece, per il confezionamento di blocchi, tavelle e altri elementi prefabbricati di maggiori dimensioni.

Isolanti vegetaliutilizzabili anche in realizzazioni di architettura bioecologica gli isolanti vegetali garantiscono alte prestazioni termoacustiche.

Il sughero è un prodotto di origine vegetale che si ricava dalla corteccia della quercia da sughero.
Il granulato di sughero grezzo viene cotto in speciali forni per ottenere sughero espanso. Questo viene quindi compresso ottenendo blocchi successivamente ridotti in pannelli.
Il coefficiente di conducibilità termica di questo materiale varia a seconda della densità e della lavorazione.
Il sughero è dotato di caratteristiche che lo rendono un ottimo materiale da costruzione: oltre ad essere completamente naturale, è elastico, dotato di buona resistenza a compressione, impermeabile all’acqua e permeabile al vapore. Esso è inoltre debolmente infiammabile e non sprigiona gas tossici.
Nel campo dell’edilizia bioecologica esso è indicato come ottimale isolante termico e acustico sia sotto forma di granuli sciolti sia sotto forma di pannelli.
Impastato con cemento può essere talvolta utilizzato come calcestruzzo in caso di formazione di pendenze o solai che richiedano getti leggeri e isolanti. I pannelli sono generalmente posizionati in intercapedini nelle chiusure verticali, ma sempre più spesso è possibile ritrovarlo anche nei rivestimenti esterni a cappotto delle facciate.
All’interno delle partizioni orizzontali invece, viene inserito come materiale elastico per evitare la trasmissione di rumore da calpestio.

In uso ormai da molto tempo anche come isolanti, i pannelli in fibra di legno sono costituiti da residui dei cicli di lavorazione del legno.
La lana di legno che si ottiene da appositi trattamenti può essere mineralizzata ad alta temperatura con la magnesite. Questo procedimento garantisce alle fibre una grande durabilità nel tempo, e una maggiore resistenza agli attacchi biologici e chimici.
I pannelli costituiti da fibre di legno mineralizzate possono essere impiegati in svariate applicazioni: dalla coibentazione di tetti e ponti termici, all’isolamento a cappotto, all’integrazione in solai prefabbricati. Le loro caratteristiche ne fanno anche buoni isolanti acustici, perciò vengono impiegati per rivestimenti di pareti interne e soffittature. Sono anche utilizzabili come casseri a perdere isolanti nella costruzione di chiusure verticali, poiché questo materiale costituisce un buon supporto per l’intonaco.
La mineralizzazione permette inoltre a questo materiale di resistere al fuoco anche per 180 minuti di tempo, ecco perché i pannelli possono fungere anche da divisori antincendio.
E’ importane sottolineare che si tratta di un materiale costituito da prodotti naturali come il legno e i componenti minerali, e per questo motivo anche la fibra di legno mineralizzato è un materiale consigliato anche in interventi di edilizia bioecologica.

È possibile trovare in commercio anche delle varianti di questi prodotti costituite da un impasto di lana o fibre di legno, additivi mineralizzanti e cemento portland. Questo legante è utilizzato per garantire la rigidità del prodotto finito riducendo nel contempo i costi di produzione.
Con questo impasto vengono prodotti pannelli utilizzati negli stessi campi di applicazione dei pannelli in legno semplicemente mineralizzato.

Dalla lavorazione del legno deriva anche la fibra di cellulosa. L’evoluzione delle sue modalità di lavorazione hanno portato alla realizzazione di un nuovo materiale isolante termoacustico, completamente naturale perché costituito da ovatta di corte fibre di cellulosa, trattate con opportune dosi di additivi micronizzati. Queste aggiunte rendono il materiale autoestinguente e difficilmente attaccabile da insetti e roditori.
Questo materiale può essere utilizzato attraverso l’insufflaggio all’interno delle intercapedini oppure, se unito ad appositi collanti, spruzzato direttamente sugli elementi costruttivi da isolare.
La fibra di cellulosa ha una struttura microcellulare che non contiene al suo interno gas espandenti, per questo motivo essa può garantire una resistenza termica elevata costante nel tempo. Dati i sistemi di applicazione utilizzati maggiormente essa permette una coibentazione omogenea che riduce al minimo la possibilità di ponti termici residui.
Il trattamento di ignifugazione subito dalla materia prima fa sì che le fibre, se esposte direttamente alla fiamma non sviluppino fumi ne contribuiscano alla combustione.

Isolanti sinteticidal mondo dei polimeri una grande varietà di prodotti a celle chiuse per l’isolamento termoacustico.

Il polistirene espanso deriva dall’espansione del polistirolo o polistirene (PS), una resina termoplastica ottenuta per polimerazione dello stirene o etilbenzene.
Per ottenere il polistirene espanso, usato come isolante nel settore delle costruzioni, esistono due metodi principali di fabbricazione: l’estrusione e la sinterizzazione.
Attraverso l’estrusione, processo durante il quale il polistirene di base viene addizionato con agenti ignifughi, viene prodotto un materiale costituito da una struttura molto regolare formata da piccole celle stagne.
Il processo di sinterizzazione, invece, parte da granuli di piccole dimensioni (del diametro di 0.3-2 mm) che contengono un agente gonfiante. Questi granuli si gonfiano per effetto del calore successivamente applicato e vengono quindi inseriti in stampi o blocchiere. Qui essi tendono a occupare tutti gli interstizi e a saldarsi tra loro, formando una massa unica.
Dai blocchi così ottenuti vengono ricavate le lastre che vediamo poi impiegate come isolanti termici. La loro capacità di autoestinguersi a contatto con le fiamme, fa sì che essi siano ottimi per l’utilizzo nel campo delle costruzioni.
Questi pannelli vengono utilizzati principalmente nelle chiusure e nelle partizioni verticali e orizzontali. In particolare sono spesso inseriti nelle intercapedini, oppure abbinati agli intonaci negli isolamenti a cappotto. Per le applicazioni nelle chiusure superiori, esistono in commercio particolari elementi sottotegola dalla conformazione in grado di trattenere gli elementi di copertura.

Anch’essi prodotti dell’industria chimica, i poliuretani sono composti macromolecolari distinguibili in due grandi gruppi: uno a base di polimeri lineari, dalle caratteristiche termoplastiche, l’altro a base di polimeri reticolati termoindurenti.
Il poliuretano espanso è una schiuma alveolare a cellule chiuse contenenti un gas inerte isolante, ottenuta dalla reazione di due componenti allo stato liquido. Essa può essere di tipo rigido o elastico, a seconda della natura dei prodotti di partenza.
Dai processi di produzione in continuo si ottengono lastre adatte al rivestimento attraverso carte bitumate o fogli di alluminio, oppure con strati rigidi per ottenere pannelli sandwich.
Le lastre da utilizzare invece senza rivestimento hanno una maggiore massa volumica e vengono ottenute da blocchi prodotti in discontinuo. Molto utilizzato è anche il poliuretano espanso applicato per spruzzatura o per iniezione-espansione, operazione da realizzare in situ a temperatura ambiente. Gli svantaggi che questo materiale comporta sono la scarsa durabilità, dovuta alla tendenza a perdere nel tempo le sue proprietà coibenti, e l’infiammabilità, fortunatamente limitata dall’introduzione di schiume autoestinguenti apposite per l’edilizia.

Il polivinilcloruro espanso è un polimero termoplastico ottenuto dalla polimerizzazione del cloruro di vinile, di sospetta azione cancerogena. La schiuma rigida ottenuta utilizzando agenti espandenti viene utilizzata per la realizzazione di lastre isolanti costituite da una struttura cellulare chiusa di colore grigio scuro. La pellicola che riveste queste lastre in superficie le rende impermeabili al vapore. A contatto con la fiamma il PVC non brucia, ma emette fumi neri e tossici.

Un ulteriore prodotto derivante da un polimero termoplastico è, infine, il polietilene espanso, materiale autoestinguente e impermeabile al vapor d’acqua. Esistono due tipologie di polietilene espanso, quello reticolato e quello non reticolato. Il primo offre caratteristiche più vantaggiose tra cui un ottimo isolamento acustico e termico e una buona resistenza meccanica e chimica. Si tratta di un prodotto elastico che garantisce il mantenimento delle sue prestazioni nel tempo. Esso viene principalmente utilizzato come isolante per coperture.

Materiali termoindurenti, fortemente reticolati, costituiti da una schiuma espansa rigida sono gli isolanti a base di resine fenoliche. L’espanso può essere ottenuto da processi di fabbricazione in continuo e in discontinuo, come nel caso dei poliuretani. Le schiume fenoliche possono essere inoltre utilizzate spruzzando a temperatura ambiente le resine sull’elemento costruttivo da utilizzare. Esse possono essere costituite da una struttura a celle aperte oppure chiuse, ma comunque caratterizzate da una permeabilità al vapore acqueo piuttosto elevata. Esse sono tra i materiali isolanti più sicuri dal punto di vista della reazione al fuoco: bruciano infatti lentamente e senza liberare gas tossici.

Simili alle resine fenoliche, anche le resine ureiche vengono utilizzate, attraverso la loro espansione, per la produzione di materiali isolanti. Il prodotto ottenuto è una schiuma rigida con struttura cellulare a pori aperti che presenta un’elevata permeabilità al vapore acqueo. I campi di utilizzo di questo materiale sono particolari: esse vengono impiegate per il rivestimento di materiale elettrico, impianti igienici e nel settore dell’arredamento. Sono inoltre utilizzate per la produzione di laminati e adesivi e come schiume di sicurezza per miniere e strati di copertura del terreno.

Normativa di riferimentoil settore dell’isolamento termoacustico è caratterizzato dalla presenza di una grande quantità di normative riguardanti sia i criteri di progettazione sia i singoli prodotti.

In Italia la produzione di leggi e i decreti che determinano i criteri di progettazione per l’isolamento termico degli edifici, a partire dalla metà degli anni ’70, è stata vasta, anche largamente disattesa.
È qui utile citare la legge n° 10 del 9 gennaio 1991 (Norme per l’attuazione del Piano energetico nazionale in materiale di uso razionale dell’energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia), dato che è la più recente e la più importante.
Essa non si limita solamente ad imporre un limite massimo per le dispersioni termiche dell’edificio, ma introduce anche l’obbligo della valutazione dei consumi energetici attraverso la stima del fabbisogno energetico stagionale normalizzato (FEN).
L’ultimo provvedimento, invece, in ordine di tempo per quanto riguarda il comfort acustico è il DPCM 5/12/97 (Determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici). Esso determina i requisiti acustici delle sorgenti sonore interne agli edifici e i requisiti acustici passivi degli edifici e dei loro componenti in opera, al fine di ridurre l’esposizione umana al rumore.
La normativa italiana comprende, inoltre, norme di carattere generale tra cui la UNI 7357/74, relativa ai calcoli per la determinazione del fabbisogno termico negli edifici, la UNI 6665/88, la UNI 7745/77, la UNI 7891/78, la UNI 9233/88 e la UNI 8804/87 riguardanti il calcolo delle proprietà dei materiali isolanti.
Norme specifiche, relative ai tipi di materiali utilizzati per l’isolamento termoacustico negli edifici, sono invece schematizzabili come segue:
Prodotti minerali:
– UNI 5958/85 riguardante i prodotti di fibre minerali per l’isolamento termico e acustico;
– UNI 6262-67/68, UNI 6484-85/69, 6536-46/69, UNI 6718/70, 6823-24/71 riguardanti i prodotti in fibra di vetro;
– UNI 8811/87, 9299/88 riguardanti i feltri e i pannelli resinati in fibre minerali;
– UNI 9110/87 riguardante i prodotti isolanti fibrosi comprimibili.
Prodotti vegetali:
– UNI 2770-75/45 riguardanti le coppelle di sughero (riviste attraverso FA del 1986) ;
– UNI-ISO 2030-87, 2031/93, 2066/88, 2067/91, 2189/89, 2190/91, 2191/87 riguardante i granulati e agglomerati di sughero;
– UNI-ISO 2509-10/83 riguardante le piastrelle di sughero;
– UNI 2088-89/59 e UNI 309/93 riguardanti i pannelli di fibra di legno .
Prodotti sintetici:
– UNI 7819/88 riguardante le lastre in polistirene espanso;
– UNI 9051/87, UNI 6347/82, UNI 6348/85, UNI 6349/83 riguardanti il poliuretano espanso.

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