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Proprietà isolanti del Poliuretano Espanso Rigido
Coefficiente di conducibilità termica- l
La trasmissione del calore avviene in misura diversa a seconda dei materiali coinvolti. Il coefficiente proporzionale che identifica l'attitudine di ciascun materiale a trasmettere il calore è il l, che si definisce come la quantità di calore che, in un'ora, attraversa una superficie di un metro quadrato avente lo spessore di un metro, quando la differenza di temperatura tra le due facce è di 1 grado. Trasmittanza o Conduttanza termica- U
Si definisce conduttanza termica (U o K) la quantità di calore che attraversa un materiale avente conducibilità l e spessore definito s, per ogni metro quadrato e per ogni ora quando la differenza di temperatura sia di 1 grado. Si esprime in w/m2K Inverso della trasmittanza termica (1/U). Si esprime in m2K/w. Fattori che influenzano la conducibilità termica del poliuretano espanso rigido
Nei materiali a struttura cellulare gli scambi termici avvengono principalmente per conduzione attraverso le pareti solide delle celle, per irraggiamento attraverso le celle e per conduzione all'interno delle celle.
Nel poliuretano espanso rigido, a densità variabile per le applicazioni in edilizia, tra i 30 e i 40 kg/m3, la schiuma è formata dal 3% in volume da polimero solido e dal 97% della fase gassosa.La fase gassosa è quindi quella che maggiormente contribuisce alle prestazioni termiche delle schiume. Gli agenti espandenti più utilizzati nella produzione del poliuretano in Italia sono gas naturali (idrocarburi) e/o acqua, che non danneggiano la fascia di ozono.Oltre che dalle Proprietà isolanti della fase gassosa, la conducibilità termica è influenzata da altri fattori come: I valori migliori si riscontrano a densità comprese tra i 30 e i 40 kg/m3 Strutture fini ed omogenee offrono migliori prestazioni termiche. La temperatura di prova fissata dalle norme europee è di 10 °C, sono disponibili misurazioni anche a 20 e 23 °C. Il valore di temperatura adottato per la prova viene normalmente indicato al pedice del simbolo l. In linea generale all'aumentare della temperatura di prova il valore di l aumenta. Stabilità nel tempo delle proprietà isolanti
Il valore iniziale della conducibilità termica può essere modificato, nel corso della vita e dell'utilizzo del materiale, da diversi fattori come: il costipamento, il contenuto percentuale di umidità (espresso in massa di acqua su massa di materiale secco), l'invecchiamento.
ovviamente per ogni tipo di materiale, questi parametri possono assumere un diverso rilievo. Basti pensare all'effetto del costipamento (concetto inapplicabile ai materiali rigidi) che può determinare, nelle applicazioni in parete di isolanti sfusi o fibrosi di bassa densità, il progressivo e incontrollabile ammassarsi del materiale nella zona bassa della parete con un importante peggioramento dell'efficienza energetica della struttura.
Analogamente il contenuto percentuale di acqua all'interno del materiale avrà un effetto più o meno dannoso in funzione del tipo di materiale utilizzato..Per i materiali fibrosi un aumento percentuali in massima di acqua determina decrementi prestazionali di dieci volte superiori a quelli che si riscontrano in materiali isolati plastici. Nel caso dei prodotti in poliuretano rigido praticamente l'unico fattore rilevante per la variazione nel tempo delle prestazioni isolanti è il fenomeno della parziale diffusione verso l'interno dell'aria fino al raggiungimento di condizioni di equilibrio.
E' evidente che lo scambio tra le celle della schiuma e l'ambiente esterno non può avvenire se il poliuretano è protetto da rivestimenti impermeabili alla diffusione, quali, ad esempio, i rivestimenti metallici.
La durata e l'entità del fenomeno della diffusione variano, per i singoli manufatti in poliuretano, in funzione di:
- tipo di rivestimento, se presente (impermeabile o parzialmente permeabile alla diffusione)
- spessore della schiuma
- tipo di agente espandente
- Proprietà isolanti dell'espanso (percentuale di celle chiuse, dimensione e orientamento delle celle, grado di omogeneità della schiuma, permeabilità del polimero)
- temperatura di esercizio
- condizioni applicative. Normalmente i sistemi applicativi adottati (soprattutto per le coperture e le pavimentazioni) prevedono l'impiego di materiali caratterizzati da una propria resistenza alla diffusione che possono rallentare,. o addirittura annullare, il fenomeno dell'invecchiamento della schiuma (manti impermeabili, barriera al vapore, ecc.) All'interno del programma di armonizzazione delle norme tecniche avviato dall'Unione Europea, il Gruppo di Lavoro sui Poliuretani (CEN TC 88 WG6) ha elaborato all'interno della norma UNI EN 13165 due metodi per determinare l'invecchiamento delle schiume dopo 25 anni di esercizio.
Il valore che si dichiara è quello medio, stabile nel tempo, dei prodotti in poliuretano espanso rigido applicati in opera.
Gli studi condotti, sia a livello europeo che nazionale, tra i maggiori produttori di poliuretano espanso rigido permettono di indicare i seguenti valori tipici di conducibilità termica: PANNELLI IN POLIURETANO
CON RIVESTIMENTI IMPERMEABILI
(metallici di spessore non inferiore ai 50 micron) | | l a 10 °C | Norma | Unità di misura | Valore | | valore iniziale a 10 °C | UNI 7891 | W/mK | 0,022 | | valore di calcolo a 10 °C | UNI 7891 e
UNI EN 13165 | W/mK | 0,024 |
PANNELLI IN POLIURETANO
CON RIVESTIMENTI FLESSIBILI
PERMEABILI O SEMIPERMEABILI | | l a 10 °C | Norma | Unità di misura | Valore | | valore iniziale a 10 °C | UNI 7891 | W/mK | 0,024 | | valore di calcolo a 10 °C | UNI 7891 e
UNI EN 13165 | W/mK | 0,028 |
Ovviamente, al di là dei valori tipici indicati, ogni produttore è tenuto a precisare, nella documentazione tecnica e nelle etichette applicate sulle confezioni, i valori specifici dei singoli prodotti e a quelli si fa riferimento per tutti i calcoli progettuali. Confronto prestazionale tra materiali isolanti
Nell’istogramma sotto riportato si confrontano gli spessori necessari di diversi materiali isolanti per ottenere un valore di U = 0,35 W/m2K.
Le differenze sono evidenti: si va dallo spessore minimo di 69 mm, per pannelli in poliuretano espanso (PUR/PIR) con rivestimenti impermeabili, ai 571 mm di laterizio forato e porizzato installato con malta termica speciale.
Realizzare edifici con minor volume e, soprattutto, minor peso di materiale significa ridurne l’impatto ambientale sia in fase di costruzione che in quella di demolizione.
Un metro quadrato di strato isolante che garantisce un valore di U = 0,35 W/m2K pesa solo 2,59 kg se realizzato in schiuma PUR/PIR, mentre arriva a pesare 14,19 kg in sughero.
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