Quali isolanti
Quattro o cinque cose da sapere
Ugo Sasso

Life Cycle Assessment
Sistema efficace ma non infallibile.
Sono ormai molti i progettisti, le imprese, i committenti (a partire dalle Amministrazioni pubbliche) e gli acquirenti che pretendono una edilizia più attenta negli impatti, più sana e meno energivora. La stessa Comunità Europea offre incentivi, stabilisce normative, segnala procedure, e con estrema chiarezza indica la necessità di conseguire tali obiettivi nel più breve tempo possibile. Cionostante nel settore regna manifesta una grande confusione e in molti sventolano proposte, suggerimenti e soluzioni miracolose capaci di trasformare il mondo in oasi ecologiche. Solo che, tanto per evidenziare l’approssimazione delle proposte, spesso queste non riescono neppure a definire idee, fatti e circostanze con termini chiari e significati trasparenti. Così è da parte della stampa specializzata ma in qualche caso anche di Amministrazioni pubbliche in documenti ufficiali, ove si utilizzano in generica equivalenza termini come naturale, compatibile, riciclabile, biodegradabile, di lunga durata, ed altri ancora con riferimento a prodotti e tecnologie idonei a realizzare (anche qui vige l’approssimazione) edilizia ecologia, biologica, sostenibile o verde. In effetti già solo circoscrivendo l’attenzione alla scelta dei materiali ecologici, l’impegno non è da poco in un ambito frazionato com’è quello edilizio, dotato tra l’altro nell’insieme di una forte inerzia nel recepire innovazioni tecnologiche e/o culturali. Tutti sono per il momento d’accordo che ogni valutazione non può non riferirsi all’intero ciclo di vita dei prodotti evitando, tanto per fare un esempio, che a bassi impatti in fase di produzione si accoppino scarse compatibilità ambientali in fase di messa in opera, utilizzo o smaltimento. Il Life Cycle Assessment (LCA) è già da numerosi anni applicato in numerosi ambiti produttivi e trova il principale vantaggio in una tensione verso l’oggettività dei risultati che agevola il confronto tra le offerte del mercato. Questa dichiarata volontà di quantificazione non è ovviamente esente da inadeguatezze. Intanto ecologia vuol innanzitutto dire ristabilire i legami con il contesto geografico, sociale, culturale, percettivo, emotivo. Significa che ogni scelta corretta non può che essere riferita al luogo ed al momento specifico, nel programmatico superamento di ricette valide in assoluto. Infatti solo sconfiggendo l’anonimia, la standardizzazione, il grigiume della omogeneizzata edilizia contemporanea sarà possibile uscire dalla dannazione a cui questa pare condannata: realizzare sempre e comunque delle periferie. Posto che l’obiettivo principale, se non unico, dell’edificare è quello far star meglio le persone (eppure a guardarsi in giro pare che pochissimi condividano nella pratica tale affermazione) solo se gli edifici saranno in grado di aprirsi ad un rapporto affettivo con gli abitanti avranno speranza di sopravvivere alle mode e persino a quei mutamenti di esigenze e destinazioni che in questi tempi di veloce rinnovamento sono certi anche se non prevedibili negli esiti. Solo se il luogo possiede doti di accoglienza ed umanità ha speranza di sopravvivere e la durata, l’opposizione allo spreco ed al concetto stesso di consumo, costituiscono le basi di qualunque serio rinnovamento ecologico. Inoltre, se è vero che lo schema valutativo rigidamente strutturato, nel rapportare i diversi prodotti ad un unico metro, pone in condizione gli operatori e gli acquirenti di scegliere con maggiore consapevolezza e le Amministrazioni di premiare chi davvero merita, bisogna anche segnalare che la percezione di neutralità che il processo propone nasconde più o meno volontariamente un sottile inganno: quesiti, punteggi, riferimenti formulati in maniera apparentemente asettica sono di fatto frutto di scelte ideologiche che privilegiano l’uno o l’altro dei fattori, sovente stabiliti attraverso faticose mediazioni tra l’ottimo e quello che si ritiene in quel momento mediamente percorribile, tra gli obiettivi sociali e quelli dei principali gruppi di pressione. All’interno della Comunità non è raro ad esempio il caso di Paesi che pongono veti all’introduzione di indicatori “ecologici” all’interno di normativa quand’anche volontarie, se la propria industria nazionale non è in grado di rispondere con adeguata efficienza all’innovazione ipotizzata. Si: nessuno può ragionevolmente pensare che le battaglie economiche risparmino l’ecologia, anzi proprio in tale ambito, in prospettiva sempre più strategico, possono assumere forme virulente, subdole e prive di scrupoli. Infine va segnalato che tutti i sistemi di analisi a punteggio tendono a privilegiare la componente energetica mantenendo contemporaneamente in ombra i problemi connessi con la salute e la qualità complessiva dell’ambiente. Questo avviene innanzitutto perché il calcolo dei consumi risulta più facile, immediato e confrontabile. A condizione ovviamente che anche in questo non ci si aspetti analisi troppo profonde: ad esempio quando si suggerisce di approvvigionarsi in un raggio di 100 km dovrebbe essere anche indicato che si è fissata una discutibile equivalenza tra l’impervia strada di alta montagna e il lineare percorso fluviale. Né viene mai preso in considerazione l’investimento energetico assorbito, talvolta percentualmente notevole, dalla realizzazione e dal mantenimento in efficienza dei macchinari necessari alla produzione: eppure l’impianto necessario a sfornare pannelli fotovoltaici è sicuramente più energivoro e inquinante rispetto ai macchinari richiesti dal confezionamento di pannelli di… canne palustri.
I più diffidenti anche in questo vedono il motore dell’economia: i Paesi ricchi contro quelli meno ricchi, le tecnologie più avanzate contro quelle artigianali, l’industria pesante contro quella leggera. Ad ogni buon conto non si può negare che anche il risparmio energetico, il contenimento dei consumi, le energie rinnovabili siano comunque settori tendenzialmente in grado di innescare processi di “rottamazione” di buona parte del parco edilizio e di conseguenza mettere in moto ambiti “alternativi” di sicuro rilievo economico. Altro motivo per cui prevalgono i riferimenti energetici è che i discorsi imperniati sulla riduzione dei costi di gestione, l’idea che un investimento possa essere ammortizzato in 3-4 anni e subito dopo inizi a remunerare, sono tra quelli capaci di ottenere i più alti tassi d’ascolto. Se invece l’inquilino dopo un po’ si ammala a causa dei materiali utilizzati (capita anche questo), il rapporto economico non risulta così evidente e conveniente. Per cui parlare di obiettivi quali il miglioramento della qualità della vita, prevenzione per la salute, salvaguardia di visuali pregiate o limitazioni dello spreco di suoli o fors’anche di impedire il ronzio da pochi decibel eppure fastidiosissimo di un motore “ecologico”, suona strano e fuori dal coro. Si tratta, per questi ultimi casi, dei cosiddetti fattori orfani; orfani di promotori, quindi di ricercatori scientifici e quindi in ultima analisi di protezione. Per finire: ogni regolamento, standardizzazione, schema, criterio, inevitabilmente si pone come astrazione per impostazione poco capace di seguire, adattandovisi, la incredibile complessità del reale, dei casi concreti, degli effettivi bisogni della gente, delle scelte semplici e democratiche. Tanto per chiarire il concetto, non sempre dai quiz risulta che muoversi in bicicletta è molto meno impattante che adoperare un’auto ad energia solare.
Con tutto questo non si vuole certo porre in discussione l’importanza di indicazioni sicuramente preziose per muovere il processo edilizio verso una maggiore qualità, solo con modestia suggerire che il vero mutamento è possibile, risiede, consiste in una visione culturale più matura e attenta da parte della società. In altre parole, il materiale che adopereremo risulterà davvero ecologico se inserito in un edificio ecologico di un quartiere ecologico di una città ecologica.
Rispetto a tale consapevolezza le scelte che ci si presentano dinanzi non sono molte. Di fronte alla evidenza di dinamiche tanto forti e coercitive da travalicare e travolgere ogni possibile tentativo di autonomia e di contrapposizione critica, possiamo arrenderci e quindi rinchiuderci nella routine del mestiere, e cercare rifugio e soddisfazione magari nella riuscita eleganza di un dettaglio ben disegnato. Oppure ancora rinunciare a qualunque posizione, a qualunque scelta, delegare pur sapendo che altri sceglieranno al nostro posto e quasi sicuramente non in un una direzione che condividiamo. Come ultima alternativa possiamo fare, con correttezza di intenti, il possibile; spingere, per quello che la situazione nel suo complesso ci consente, verso una maniera diversa e più responsabile di costruire l’intorno in cui vivremo noi, i nostri vicini ed i nostri nipoti. Per far ciò non servirebbero tante guide ed indicazioni: è sufficiente operare secondo quel buon senso che troppo spesso la nostra società ha barattato in cambio dell’ultima novità.

Questione di benessere
L’equilibrio termico, una delle più importanti condizioni di benessere, si raggiunge quando l’ambiente fornisce al corpo la stessa quota di calore che il corpo cede.
Riprendiamo il concetto che l’abitazione serve innanzitutto a produrre comfort per gli abitanti, si può affermare che il benessere fisico dipende in misura considerevole da una situazione termica che non costringa in corpo a ristabilire faticosi equilibri. L’insieme di tutti i fattori che costituiscono l’aspetto termico della qualità del luogo viene appunto definito comfort termico. I parametri principali che incidono sul comfort termico sono: temperatura, velocità e umidità dell’aria, temperatura media di irraggiamento delle superfici di rivestimento. In una fascia di temperature ambiente comprese tra 18 e 22°C l’influenza esercitata nel comfort termico dall’umidità dell’aria è ridotta e quindi poco rilevante. La velocità dell’aria risulta trascurabile se non supera il valore di 0,2 m/s. Rimangono gli altri due fattori: la temperatura dell’aria e la temperatura di irraggiamento. La prima viene garantita dal riscaldamento, la seconda dipende dalle temperature delle superfici degli elementi strutturali.
L’isolamento termico influisce in modo diretto su queste temperature superficiali: quanto migliore risulterà l’isolamento termico dell’involucro di un edificio, tanto migliori saranno le temperature delle superfici delle pareti e così il comfort termico interno (Felderer & Klammsteiner).
Si ha equilibrio termico quando l’ambiente fornisce al corpo la stessa quota di calore che il corpo cede. La cessione di calore del corpo umano alle superfici dell’ambiente da cui è circondato avviene per circa il 50-60% attraverso irraggiamento calore, tanto maggiore quanto più la temperatura delle superfici è bassa. Per questo una parete fredda, anche in una situazione di temperatura dell’aria gradevole, suscita una sensazione di freddo. Questo consente di affermare che la temperatura dell’aria di un ambiente può essere più bassa aumentando la temperatura delle superfici circostanti, senza intaccare ma anzi migliorando il comfort. Per esempio in una abitazione poco isolata le temperature superficiali possono attestarsi intorno ai 14-16°C pur in presenza di una temperatura dell’aria di 20-21°C., e questo non è sufficiente per garantire il comfort. Per compensare tale lacuna la temperatura dell’aria dovrebbe essere portata a 22-24°C. In un edificio ben isolato con una temperatura superficiale media intorno ai 19°C. il comfort ottimale viene raggiunto ad una temperatura ambiente di circa 19-20°C, il che consente un ulteriore risparmio di energia (6%).
I dati “termici” non considerano tuttavia la qualità dell’aria che circola in un ambiente, parametro importante per il benessere fisico. Tale qualità viene garantita attraverso un ricambio d’aria regolare. Bisogna anche comprendere il senso dell’affermazione “pareti che respirano”. A seconda dell’attività svolta l‘uomo ha bisogno di una quantità di aria fresca che varia da 20 a 60 m3 / ora. Meno del 2% di questi m3 vengono scambiati in forma di diffusione aerea attraverso le pareti, per cui lo scambio attraverso soffitto e pareti incide in misura minima sui bisogni di aria fresca. Considerazioni diverse attengono al riequilibrio idrometrico e allo smaltimento di umidità eccessiva nonché allo smaltimento di sostanze nocive. I muri cioè funzionano come una “pelle” che deve traspirare per equilibrare gli effetti del metabolismo ma, anche se è dimostrata l’esistenza di una “respirazione cutanea”, per un essere umano sarebbe fatale tapparsi il naso e la bocca.
Anche se l’aerazione degli ambienti è indispensabile, comporta una importante dispersione di energia. Aerando correttamente tale dispersione può essere contenuta. Data l’inerzia termica del volume complessivo (pareti, mobili, persone ecc.) è importante sapere ad esempio che disperde di più una finestra aperta a fessura che una areazione breve ma intensa ottenuta spalancando le finestre per alcuni minuti. Alle pareti bisogna invece affidare l’equilibrio idrometrico: assorbire umidità in caso di eccesso e restituirlo quando l’umidità si abbassa. Intonaco di calce, mattoni a vista, argilla, legno, fibre naturali esercitano una importante azione di regolazione dell’umidità dell’aria. Tuttavia di norma solo lo strato superficiale (i primi 2-3 cm) dell’elemento strutturale influenza effettivamente la capacità di assorbimento di una parete. (Felderer & Klammsteiner)

Il risparmio energetico
L’attenzione alle problematiche termiche, che può considerarsi anche un investimento economico, nel corso della vita utile risparmia molta più energia di quanta ne abbia consumata in fase di realizzazione.
Tornando all’energia, resta il fatto che l’energia più pulita è quella non consumata e sotto questo punto di vista l’isolamento termico può essere considerato una delle fonti di energia più importanti in assoluto in quanto contribuisce al risparmio di preziosissime materie prime ed aiuta a evitare l’emissione di sostanze nocive tra cui il biossido di carbonio (CO2), gas serra particolarmente dannoso per gli equilibri climatici. Considerando che, senza tener conto del consumo dei mezzi di trasporto, circa la metà del fabbisogno energetico complessivo è assorbito dalla gestione domestica e che inoltre circa il 75% di questo fabbisogno è destinato al riscaldamento degli edifici, diventa evidente l’enorme potenziale di risparmio. In teoria negli edifici di nuova costruzione il fabbisogno di energia per il riscaldamento degli ambienti può essere ridotto fino a un quarto rispetto agli edifici esistenti, cosiccome è possibile intervenire su questi con adeguati lavori di risanamento. L’isolamento termico può anche intendersi come un investimento economico che comporta un rendimento del capitale investito attraverso il risparmio delle spese di riscaldamento, infatti quasi sempre l‘isolamento termico risparmia più energia di quanta ne utilizza nella produzione (ammortamento energetico) arrivando al pareggio in circa due anni. Eppure, anche solo sotto il profilo energetico le differenze tra gli isolanti termici sono considerevoli, con il gruppo degli organico-sintetici nella posizione peggiore: l’energia necessaria per la produzione di isolanti in polistirolo espanso é circa 10 volte rispetto allo stesso servizio effettuato con pannelli di canapa. Ma dipende anche dalla durata del ciclo vitale e dalla necessità di manutenzione (anche se di norma una volta installati gli isolanti non sono più accessibili). Come noto, la durata dipende in maniera sostanziale dalla appropriata (l’isolante giusto al posto giusto) e corretta (modalità di applicazione) installazione. Dal punto di vista ecologico sono in generale da evitare materiali che durante il loro ciclo vitale richiedono una catena di produzione complessa e ciononostante hanno corta durata di vita. (Boisits, Rainer 1991)

Indicazioni operative
I progettisti, per poter operare in maniera corretta, hanno necessità di confrontarsi con dati non di parte.
Per cui è importante mettere a confronto le diverse caratteristiche dei materiali di coibentazione tenendo conto non solo di quelle tecniche ma anche di quelle ecologiche. Per far ciò, consultando più fonti anche non convergenti, sono state assunte le informazioni disponibili organizzandole e mettendole insieme secondo quelli che in coscienza riteniamo criteri ecologici dopo aver letto molto sull’argomento, discusso con ricercatori e progettisti ecologici tra i più autorevoli, in qualche caso verificato e sperimentato di persona. Abbiamo cercato di tener conto, così come è prassi, di tutti gli aspetti del ciclo di vita: produzione, trasporto, costruzione, periodo di utilizzo, manutenzione ed infine la demolizione con riutilizzo, riciclaggio o distruzione. Come accennato, va ribadito che un ecobilancio puntuale, oggettivo e assoluto é impresa oggi non raggiungibile. Intanto perché non sono diffuse le cosiddette “etichette ambientali” idonee a fornire dati quantitativi sotto il profilo ambientale di un prodotto verificato secondo le procedure di LCA (Life Cycle Assessment) così come codificate dal corpo di norme ISO 14040. Si tratta di un sistema di etichettatura che non prevede soglie di accettabilità ma solo la capacità di raccogliere dati e l’organizzazione di questi secondo una griglia che faciliti il confronto tra prodotti diversi. Pur con tutte le limitazioni di cui si è detto, la diffusione delle etichette ambientali metterebbe a disposizione un maggior numero di dati da cui partire per confrontare prodotti spesso diversi in maniera radicale. Altro motivo è che a livello internazionale non sono stati ancora definiti ed accettati criteri univoci e indicatori capaci di quantificare gli effetti delle fasi di recupero materie prime, produzione, e posa in opera, per cui si hanno ricerche e studi che prendono in considerazione parametri anche molto diversi. Per il momento vi è consenso ufficiale solo su due indicatori, obiettivi e quantificabili, con cui si traducono gli effetti dell‘energia esterna occorrente: il CO2-equivalente e l’SO2-equivalente. Ulteriore difficoltà nel confronto proviene dal fatto che in letteratura un medesimo materiale isolante appare spesso non solo denominato ma persino definito da grandezze fisiche diverse; ciò é da ricondurre al fatto che la produzione è ripartita tra molteplici produttori i cui manufatti si differenziano per caratteristiche ed anche tipologia di applicazione. Pertanto i valori riportati sono da considerarsi indicazioni generali suscettibili di oscillazioni e variazioni. Anche se le fonti produttive sono parte in causa, costituiscono sempre la miglior fonte di notizie: è improbabile che quanto affermato per iscritto si discosti dai dati effettivi, con l’unica avvertenza che per ovvie ragioni vengono evidenziati gli aspetti più appetibili ottenuti nelle condizioni più favorevoli, tralasciando ambiti pur significativi ma che appaiono meno nobili, sempre presenti in vario grado nelle diverse fasi. Un materiale realizzato senza consumare energia e materie prime e che non produca inquinamento, non esiste. Per cui la completezza di informazione appare come uno dei principali criteri che contraddistingue la serietà del produttore.
A fronte di quanto speso, nel caso degli isolanti riceviamo gli effetti positivi esercitati dal materiale durante la fase di utilizzo. Anche qua sono necessarie alcune precisazioni: la nostra cultura bioclimatica è ancor oggi troppo condizionata dalle ricerche mitteleuropee, ove in maniera precoce e sicuramente più fondata si sono affrontati i problemi connessi con la bioclimatizzazione di edifici e di interi quartieri. Per cui quando si discute in Italia di problemi energetici si continua ad attribuire priorità (se non addirittura esclusività) alle fasi del riscaldamento invernale trascurando quelle relative al raffrescamento, che pure assorbono – e in futuro sempre più assorbiranno – ampie energie e risorse. Mutamenti climatici e soprattutto mutamenti sociali (capacità economica diffusa, meno disponibilità all’adattamento, più macchinari che producono calore) stanno infatti accentuando consumi di raffrescamento sino a ieri sconosciuti, mentre il mondo scientifico, politico e tecnico per lo più continua a sovrapporre i concetti di risparmio energetico e di isolamento dal freddo. Rimane in ogni caso accertato che una maggiore attenzione a come si determina e come si mantiene il microclima interno – non solo quindi contenimento dei fabbisogni estivi ma necessariamente anche rallentamento dei flussi termici estivi in entrata – consegue una diminuzione radicale dei fabbisogni energetici sviluppata lungo l’intera durata dell’elemento coibentante. Questo non manca di produrre vantaggi su molti fronti, a partire dalla diminuzione delle emissioni di CO2 e dei fenomeni di acidificazione. Per il momento sappiamo quindi solo che, riferendoci ai climi in cui l’effettivo bisogno di riscaldamento dura cinque-sei mesi l’anno, la quantità di energia necessaria per la fabbricazione, il trasporto e la posa in opera di un determinato materiale isolante, è sicuramente e di molto, inferiore all’energia risparmiata attraverso la sua applicazione. Se invece del riferimento quantitativo all’energia traduciamo i valori secondo i due parametri CO2 e SO2, l’applicazione intelligente e ponderata di un isolamento termico (come sappiamo, la posa in opera a regola d’arte non copre il totale delle realizzazioni e inoltre vige un limite sia di convenienza economica che di salubrità nel coibentare: a nessuno piace abitare all’interno di un thermos) evidenzia un bilancio ecologico negativo essenzialmente nei casi in cui sono stati applicati pannelli polimerici, espansi attraverso l’utilizzo di CFC oppure H-CFC o H-FC, gas vietati da alcuni anni e in grado di incidere sull’effetto serra in maniera proporzionalmente molto maggiore rispetto alla stessa CO2.
Intanto alcune considerazioni di base:
• La climatizzazione degli edifici è uno degli strumenti utilizzabili per migliorare il comfort degli occupanti. È per questo motivo che durante la stagione invernale è previsto il riscaldamento ed eventualmente il condizionamento durante la stagione calda.
• L’energia non può essere né creata né distrutta, ma soltanto trasformata.
• Per un principio fisico, il calore passa spontaneamente solo da un corpo più caldo ad uno più freddo per cui in inverno il calore viene trasmesso dagli ambienti interni verso l’esterno.
• Garantire che la temperatura interna di un edificio si mantenga costante significa integrare mediante un corrispondente apporto di calore, l’energia dispersa. Questo di norma avviene tramite il supporto di fonti energetiche quali legno, gasolio, metano o energia elettrica, il cui utilizzo incide a vario titolo sulla qualità di aria, acqua e suolo.
Tenendo conto di queste semplici riflessioni e del fatto che la normale capacità isolante delle murature può essere migliorata senza eccessivi investimenti, appare evidente come nelle aree climatiche caratterizzate da periodi invernali sufficientemente lunghi, l’arginamento del flusso di calore dall’interno verso l’esterno costituisca la misura in assoluto più efficace per risparmiare energia. E tale obiettivo si ottiene creando una resistenza capace di frenare il flusso di calore: in altre parole, l’isolamento termico.
Come meglio specificato in seguito, l’incidenza sui consumi del raffrescamento estivo sta diventando sempre più centrale, per cui nella scelta del pacchetto è importante tener conto anche di tale evoluzione nelle consuetudini. Per tener conto di questo, come supporto alle scelte, ogni materiale dovrebbe essere esaminato mediante notizie, riflessioni e dati idonei a confrontare gli effetti ecologici significativi segnalando proprietà fisiche, disponibilità di materie prime, sistemi di produzione e lavorazione, ambiti di applicazione, consumi energetici primari, valutazioni nella fase d’uso, durabilità, radioattività, reazione al fuoco, emissioni equivalenti di CO2 e di SO2, risparmi energetici, problemi nella demolizione, possibilità di riutilizzo o riciclaggio, smaltimento.

Inerzia termica
Un involucro in grado di agevolare la climatizzazione non solo deve limitare le perdite di calore ma anche ostacolare l’ingresso del caldo estivo.
Il calore si trasferisce per conduzione, irraggiamento e convezione, ma in pratica si ritiene che in prima approssimazione la conduttività termica (espressa dal simbolo l) rappresenti in maniera adeguata le caratteristiche termoisolanti del materiale. Tale conduttività termica indica la quantità di calore che fluisce ogni secondo attraverso 1 m2 di materiale da costruzione dello spessore di 1 m con una differenza di temperatura tra interno ed esterno di 1 K. I metalli evidenziano una conduttività termica fino a circa 400 W/mK mentre i gas hanno per contro valori molto più bassi, di circa 0,02 W/mK. Il valore più basso viene raggiunto nello spazio sottovuoto, dato che in questo caso il superamento del calore avviene solo attraverso la radiazione termica. Vengono definiti materiali di coibentazione sostanze con coefficiente l minore di 0,1 W/mK. Nell’applicazione pratica è opportuno addizionare un supplemento rispetto alle indicazioni teoriche di ciascun materiale che consideri gli effetti dell‘umidità e dell’invecchiamento.
Altro elemento da considerare è il coefficiente di trasmissione U: all’interno di una parete fissa che divide due zone a temperature differenti, avviene una trasmissione di energia definita come trasmissione di calore dagli ambienti interni riscaldati verso l’aria esterna fredda. Il calcolo della trasmissione del calore di per sé è molto complicato. Supponendo tuttavia uno stato stazionario, con temperature interne ed esterne costanti e una dimensione della parete sufficientemente grande per garantire il non influsso delle zone marginali, si ottengono importanti semplificazioni che consentono di definire il coefficiente di trasmissione termica U [W/m²K] altrimenti noto con la vecchia denominazione di coefficiente k. Il coefficiente U indica il flusso del calore che viene ceduto dall’ambiente interno all’aria esterna attraverso una superficie di 1m² in presenza di una differenza di temperatura di 1 K.
Nei climi caldi, soprattutto se caratterizzati da una consistente escursione diurna, non sempre l’isolamento termico incide secondo le aspettative: come testimonia l’architettura vernacolare, in tale aree risultano particolarmente efficienti murature di forte spessore e quindi dotate di capacità termica elevata, cioè materiali ad alta inerzia termica (sassi o mattoni sia cotti che crudi) da associare a sistemi di ventilazione e se possibile a finiture di superficie capaci di favorisce il re-irraggiamento notturno. Al riguardo, essendo particolarmente lenta la conduzione nei materiali lapidei, il loro utilizzo accoppia ad un’alta inerzia termica una bassa emissività superficiale; è questo che determina – come sanno nei Paesi caldi – la sensazione di fresco restituita sedendo o camminando scalzi su una superficie marmorea; per restare nell’esempio, è al contrario corretto nei Paesi freddi il massiccio ricorso al legno (rivestimenti, pedane, panche ecc.) finalizzato ad evitare il contatto con le masse più pesanti.
In effetti quasi tutte le considerazioni svolte nella parte iniziale si basano sull’ipotesi di temperature dell’aria costanti nel tempo sia all’esterno che all’interno, mentre in realtà le temperature esterne subiscono alcune oscillazioni. Se tali oscillazioni sono consistenti, per esempio d’estate allorché l’irraggiamento scalda la parete esterna, diventa opportuno prendere in considerazione il regime termico variabile. Si noterà allora come in un certo intervallo di tempo in genere il flusso termico entrante differisce da quello uscente. La differenza rappresenta l’energia che la parete può accumulare o cedere. Questa caratteristica è in funzione sopratutto della massa della parete ovvero dalle sua capacità termica specifica e determina uno smorzamento della variabilità esterna. Quanto maggiore sarà la capacità termica, tanto più il materiale in questione risulterà in grado di accumulare calore. La capacità termica specifica c (unità di misura: J/kgK) indica la quantità di calore necessaria per riscaldare di 1 Kelvin (1K corrisponde a 1 °C) la massa di 1 kg di un determinato materiale, senza che tale materiale alteri il proprio stato di aggregazione (ovvero si sciolga o evapori). Se vogliamo conoscere il tempo che intercorre in una struttura affinché la variazione di temperatura esterna determini una corrispondente variazione interna, facciamo ricorso alla costante termica di tempo, che è funzione del rapporto superficie d’involucro/massa totale effettiva (comprensiva di mura, solai, pavimenti, tramezzi ecc.). In pareti di materiale omogeneo risulta direttamente proporzionale al quadrato del loro spessore e inversamente proporzionale alla diffusività termica specifica del materiale (che a sua volta indica la velocità con cui il calore si diffonde nello spessore del materiale). Il fattore di attenuazione di una muratura è dato quindi dal rapporto tra l´ampiezza dell’oscillazione termica della temperatura interna e quella esterna; varia da 0 (attenuazione massima con inerzia infinita) a 1 (inerzia nulla) mentre il coefficiente di accumulo del calore S [J/m³K] è dato moltiplicando c per la densità del materiale. Quanto più calore riesce ad essere trattenuto da un materiale, tanto più quest’ultimo reagirà lentamente in caso di riscaldamento o raffreddamento (il cosiddetto smorzamento dell’ampiezza d’onda). Per farsi un idea dell’adeguatezza del singolo componente dell’involucro dell’edificio rispetto alle oscillazioni della temperatura esterna è utile prendere in considerazione una trattazione semplificata. In questa si ammette che l’oscillazione della temperatura esterna abbia un andamento sinusoidale con un periodo di 24 ore. Lo sfasamento evidenzia la durata del processo in cui la più alta temperatura esterna di una faccia della costruzione viene irradiata all’interno. Se la temperatura interna più alta aumenta dopo 10 ore rispetto a quella più alta esterna, allora lo sfasamento corrisponde a 10 ore. La base di calcolo per tale sfasamento é il coefficiente di conduzione termica dato dal peso specifico apparente, dalla conduttività termica e dalla capacità termica specifica del materiale. Quanto più basso é il coefficiente di conduzione termica, tanto migliore sarà l’isolamento termico estivo ottenuto.
Nei numerosi casi in cui è opportuno sfruttare l’abbassamento della temperatura notturna attraverso l’aerazione dei locali e l’irraggiamento negativo, diventa ideale uno sfasamento di 10/12 ore. Abbastanza utili in tal senso si dimostrano i fiocchi di cellulosa e i trucioli di legno, mentre le fibre minerali e plastiche presentano caratteristiche negative. Ma oltre a sfasare l’onda, non meno importante è smorzarla. Lo smorzamento dell’ampiezza si pone come il rapporto tra l’oscillazione di temperatura esterna e l’oscillazione di temperatura nell’ambiente interno. Più alto sarà lo smorzamento dell’ampiezza tanto più basso sarà l’oscillazione di temperatura negli ambienti interni. Come accennato, il fattore più importante in tali casi è dato dalla massa della parete.

Condensa
Solo un corretto dimensionamento e posizionamento dell’isolante pone al riparo dai pericolosi rischi di condensa.
Altro argomento di estrema importanza nell’isolamento ma non sempre considerato in maniera adeguata, è la diffusione di vapore acqueo. Il riscaldamento degli ambienti abitati e il loro utilizzo comporta che durante la stagione invernale l’aria interna abbia un contenuto di acqua molto superiore rispetto a quello dell’aria circolante all’esterno determinando una maggior pressione relativa del vapore acqueo. Tale differenza di pressione provoca una migrazione (diffusione) di vapore acqueo dall’interno verso l’esterno. Durante tale migrazione l’aria più o meno satura incontra temperature sempre più basse sino al punto da non riuscire più a mantenere disciolta l’umidità, che quindi condensa. Nei casi in cui la temperatura superficiale interna dell’elemento strutturale sia adeguatamente bassa, la condensazione può manifestarsi già sulla superficie interna, con la conseguente formazione di muffe. Se invece avviene all’interno delle struttura, quanto meno se ne compromette l’efficacia isolante (che è funzione inversa dell’umidità contenuta: l’acqua è un buon conduttore di calore). Una prima stima circa la reazione di un determinato elemento strutturale può avvenire attraverso il calcolo del punto di rugiada, cioè quello in cui l’aria raggiunge la saturazione per un determinato contenuto d’acqua. Se il punto di rugiada cade all‘interno dell’elemento strutturale, questo può infradiciarsi e annullare la sua efficacia isolante. Il trasporto di vapore acqueo all’interno dell’elemento strutturale viene contrastato in maniera diversa da ogni materiale mediante l’opposizione di una resistenza (coefficiente m) che prende il nome di resistenza alla diffusione. La resistenza di un materiale alla diffusione corrisponde allo spessore in metri dello strato d’aria che oppone alla diffusione del vapore la medesima resistenza di 1 metro del materiale in esame. Vi sono perciò materiali che ostacolano in maniera accentuata il flusso di vapore (barriere), altri che lo frenano (freni). Per impedire che il vapore condensi all’interno della muratura, si pongono appunto dei freni o delle barriere che rallentano il passaggio e con esso (effetto di solito non positivo) la traspirazione. Buona regola costruttiva generale è porre un freno adeguato fino al punto di rugiada, quindi una volta superato quest’ultimo decrescere il più possibile. Per evitare danni permanenti alla costruzione è inoltre importante che l’umidità eventualmente accumulata possa facilmente fuoriuscire tutte le volte che la temperatura esterna si alza.

La protezione del rumore
Il rumore mina le resistenze psicologiche. Non sempre un isolante termico protegge anche dal rumore.
Il suono è una variazione di pressione prodotta dall’oscillazione di un corpo (per esempio una campana) che si propaga con moto ondulatorio attraverso un mezzo elastico (per esempio l’aria o i muri). Il volume del suono che viene percepito dall’udito è rappresentato dal livello di pressione sonora, che si esprime in decibel (dB). La scala dei dB è una scala logaritmica, nella quale il livello inferiore – la soglia dell’udito – è 0 dB, mentre la soglia del dolore è circa 120 dB. Il suono è definito da grandezze fisiche e valutato oggettivamente. Il concetto di “disturbo da rumore” invece non può essere descritto tramite la fisica perché solo nel cervello il suono si trasforma in disturbo e sono molteplici i fattori che influenzano le modalità in cui il cervello elabora le informazioni acustiche. Il fatto che l’esposizione intensiva e prolungata al rumore comporti dei danni, conducendo a malattie sia fisiche che psichiche, è ormai una certezza medico-scientifica. Spesso ci si lamenta del rumore sottovalutandone comunque le conseguenze per la salute: l’esposizione eccessiva e/o prolungata può comportare sia patologie uditive che compromettere l’intero organismo.
Le fonti di rumore sono strade, ferrovie, industrie, cantieri edili, ma anche rumori che si producono all’interno dell’edificio determinati da abitanti, impianti idraulici, ascensori, ecc.
Molti materiali con capacità termiche posseggono anche caratteristiche utili in ambito acustico per cui sovente si utilizza uno stesso materiale con entrambi gli obiettivi. Si ritiene utile quindi fornire alcuni cenni generali. Sono sostanzialmente due le modalità secondo le quali un suono si propaga all’interno di uno spazio: per via aerea (quando da una sorgente sonora il rumore si propaga tramite l’aria) e per via solida (quando le vibrazioni sonore si propagano attraverso le strutture di un edificio fino a raggiungere un ambiente nel quale si diffondono come rumore). Gli isolanti acustici rispondono quindi a due differenti tipologie: rumori aerei e rumori d’urto (calpestio del pavimento, caduta di oggetti, trasporto di oggetti pesanti...). Quello prodotto dai passi è considerata la più frequente fonte di rumori negli edifici civili (Wienke 2000, 51). Le corrispondenti tecniche di insonorizzazione tendono a ridurre la trasmissione del rumore dall’esterno verso l’interno e tra ambienti contigui (fonoisolamento) e per limitare la diffusione di energia sonora diretta o riflessa all’interno di un locale (fonoassorbimento).
I fonoisolanti hanno lo scopo di ridurre la trasmissione di energia sonora che li attraversa. Il loro potere isolante è espresso in dB ed è indice del rapporto tra energia sonora incidente ed energia sonora trasmessa. Un isolamento acustico con buone prestazioni si aggira tra i 30 ed i 40 dB, determinato come differenza dell’intensità del suono prima e dopo l’attraversamento del materiale. I materiali più adeguati all’impiego nei termini dell’isolamento acustico sono impermeabili, ad alta densità e malleabili. I parametri che intervengono nella valutazione della capacità isolante di una struttura edilizia sono quindi la massa degli elementi strutturali attraversati dall’energia sonora, la loro composizione e la frequenza di riferimento della radiazione sonora. In generale a parità di massa per superficie unitaria, le pareti pesanti o a doppio strato vantano una capacità fonoisolante maggiore rispetto a pareti leggere o monostrato.
L’altra modalità di isolamento è l’assorbimento (fonoassorbenza) che, riducendo l’energia sonora impattante la superficie, smorza la propagazione del rumore nell’ambiente secondo il coefficiente di assorbimento acustico a=Wa/Wi (rapporto tra energia sonora incidente e energia sonora assorbita). Posseg¬gono buona assorbenza i materiali porosi dotati di struttura fibrosa o alveolare aperta quali lana di vetro, schiuma a cellule aperte o pannelli forati. Determinanti ai fini dell’assorbimento acustico sono lo spessore del materiale e la sua collocazione all’interno della struttura.
Nella scelta dei materiali bisogna quindi considerare le dimensioni, la massa areica (nelle distribuzioni superficiali di massa è quella contenuta nell’unità di area e si misura in kg/ml) secondo i valori stabiliti dalle norme UNI, il coefficiente di assorbimento acustico (UNI ISO 354), il potere fonoisolante (UNI 82703/3), la reazione e il comportamento al fuoco, i limiti di emissione di sostanze nocive per la salute e la compatibilità chimico-fisica con gli altri materiali.
Per quanto concerne i solai, il comportamento acustico dipende essenzialmente da stratigrafia, spessore e massa areica. Lo strato portante in genere non garantisce un buon isolamento dai rumori. Il sistema più efficace di isolamento è rappresentato dal pavimento galleggiante (DIN 18164 parte 2) in cui il blocco pavimento e massetto sono posati su uno strato isolante di materiale resiliente e smorzante capace di trasformare parte dell’energia meccanica di impatto in energia termica attraverso i movimenti delle sue particelle. Tale isolante deve garantire isolamento anche dalle pareti circostanti e quindi va posato con giunti sfalsati e ben accostati facendolo risvoltare in verticale per tutto lo spessore del massetto e del pavimento. Nello stesso modo si dovranno isolare cavi, impianti e tubazioni. L’isolante verrà poi separato dal getto del massetto di ripartizione da uno strato realizzato, per esempio, con un foglio di polietilene di 0,2 mm. Per quanto riguarda l’isolamento acustico dai rumori d’urto, i materiali fonoisolanti sono in genere forniti di un indice di attenuazione del livello di rumore da calpestio espresso dall’attenuazione ottenuta in corrispondenza della frequenza di 500 Hz. Per abbattere i rumori d’urto in un solaio risultano favorevoli la presenza di strati continui di materiali con bassa resistenza a compressione in contatto con strati rigidi, l’elevata massa dei materiali costituenti il solaio stesso e la presenza di strati di materiali con elevato assorbimento acustico all’interno di un’intercapedine.
Per quanto concerne le pareti, l’isolamento acustico è solitamente superiore quando si prevede l’accostamento di uno strato elastico tra due masse rigide concepite con masse e natura differenti e non rigidamente collegate tra loro, al fine di evitare fenomeni di risonanza. Risulta particolarmente importante anche l’eventuale presenza di una intercapedine d’aria tra gli strati in grado di costituire interruzione alla trasmissione delle onde sonore per via solida. In genere gli accoppiamenti prevedono strati continui di materiale con bassa resistenza a compressione in contatto con strati solidi rigidi; la presenza di strati continui di materiali con elevata tenuta all’aria posati verso l’ambiente disturbante; la presenza di strati di materiali con elevato assorbimento acustico. Inoltre la parete deve evitare i fenomeni di riflessione e amplificazione dei rumori ricorrendo a determinate geometrie superficiali o a particolari materiali costituenti il rivestimento interno. Nel caso di costruzioni esistenti, gli interventi più frequenti consistono nell’accoppiamento ad una parete monostrato di una controparete in materiale fonoisolante, nel rivestimento della parete con fogli di piombo che ne aumentano il peso, nella posa, sulla parete, di intonaci fonoassorbenti a base di fibre minerali, vermiculite, polistirolo nello spessore di 1-3 cm. Rilevante è la necessità di non creare ponti acustici che, analogamente a quelli termici, sono punti singolari della struttura edilizia in cui è notevolmente ridotta la resistenza al passaggio di energia sonora. Tra le cause fondamentali dei ponti acustici sono da citare fessure, vuoti nei giunti tra elementi resistenti, elementi fessurati, giunti murari, passaggio di canalizzazioni, collegamenti rigidi tra strati di muratura e tra tramezzi e solai, infine i telai degli infissi.
Rispetto ai più frequenti rumori interni ed esterni risultano materiali idonei le fibre minerali, di legno/cellulosa, di cocco, di poliestere, canapa, lino, lana, polistirolo espanso elasticizzato. Non sono adatti il vetro cellulare, il normale polistirolo ed il poliuretano. Risulta ad ogni buon conto sempre determinante il tipo di accoppiamento tra materiali diversi ed il peso complessivo del pacchetto. Stuoie, feltri e pannelli utilizzati come anticalpestio devono possedere una soddisfacente elasticità, rappresentata dalla rigidità dinamica dell’isolante: più è bassa la rigidità dinamica dell’isolante, più efficacie é quest‘ultimo. Cosi il potere fonoisolante di una parete d’ambito può peggiorare attraverso l’utilizzo di materiali coibenti con un’alta rigidità dinamica come ad esempio attraverso l’applicazione in aderenza sulla facciata esterna di pannelli rigidi di legno mineralizzato oppure di isolanti sintetici.
Per lo smorzamento della risonanza di cavità (ad esempio nelle intercapedini) vengono impiegati materiali porosi e morbidi con resistenza aerodinamica specifica del materiale di assorbimento > 5 kN s/m⁴. A tale scopo si prestano, oltre ai materiali isolanti di fibre minerali, anche suolette di cellulosa, cocco e lana.

Tutela dell’ambiente
Produrre, porre in opera, utilizzare, smaltire, sono attività energivore e spesso inquinanti; ridurre al minimo l’impatto è scelta sociale e compito di ciascuno.
Sotto questo aspetto é fondamentale la protezione del paesaggio, la disponibilità a lungo termine di materie prime, la loro estrazione e trasporto, il dispendio energetico e la valutazione delle sostanze nocive prodotte ed emesse, i danni potenziali (nonostante le sempre maggiori misure di sicurezza gli incidenti chimici durante la produzione ed il trasporto continuano ad aumentare in funzione dell’aumento delle quantità in valore assoluto). Argomento importante è anche la disponibilità a lungo termine delle materie prime: fonti non rinnovabili possono essere utilizzate solo con parsimonia. Secondo autorevoli previsioni le scorte di petrolio saranno sufficienti ancora per circa qurant’anni a condizione che l’utilizzo rimanesse costante. Si considera un materiale disponibile a lungo termine se viene prodotto da materie prime rinnovabili, come ad esempio le fibre di legno, canapa, lino e simili o da materiali di riciclaggio quali la cellulosa. Anche argilla e sabbia di quarzo sono disponibili in quantità notevole. (Energieagentur NRW)
Poiché ogni produzione di materiali da coibentazione comporta un investimento energetico, è possibile avvicinarsi ad una valutazione attraverso il PEI (Dispendio di Energia Primaria) dato dalla somma dei costi di produzione compreso il trasporto ed il posizionamento nel cantiere di produzione del singolo prodotto al cancello della fabbrica. Tutti i processi che necessitano di molta energia evidenziano grosse problematiche ambientali in quanto le corrispondenti emissioni inquinanti danneggiano l’ecosistema, pregiudicano la salute e portano ad un globale riscaldamento del clima. Tuttavia il fabbisogno primario di energia come pura grandezza fisica non è diretto indicatore ecologico in quanto va differenziato tra consumi di risorse rinnovabili e non rinnovabili. Per cui i dati riferiti evidenziano l’energia da fossili non rinnovabili. (Landesinstitut für Bauwesen des Landes NRW 1999)
Il consumo energetico primario si esprime nelle seguenti unità:
Attraverso la combustione di energie fossili vengono liberati nell’aria grandi quantità di biossido di carbonio. Questo contribuisce ad un globale riscaldamento del clima che sta cambiando gli equilibri climatici. Il biossido di carbonio e altri gas che contribuiscono al riscaldamento dell’atmosfera, vengono denominati gas ad effetto serra. Molti di tali gas, come ad esempio il CFC, mostrano potenziali di assorbimento e persistenza nell’atmosfera molto maggiori rispetto al CO2 (Global Warming Potential = GWP). Per quantificare l’effetto serra prodotto dalle emissioni gassose viene utilizzato il CO2 equivalente.
Da tener presente poi che nell’atmosfera diversi componenti delle emissioni gassose si uniscono con l’acqua a formare acidi. Attraverso le precipitazioni questo determina un inacidimento progressivo dei suoli con danneggiamento degli ecosistemi. La componente principale dei gas acidi è presente nell’SO2. Quale indicatore di una possibile conseguenza di danneggiamento ambientale viene pertanto evidenziata la potenzialità di acidità (Acidification Potential=AP) dei diversi prodotti. La potenzialità di acidità di altri gas viene descritta come SO2 equivalente. (Landesinstitut für Bauwesen des Landes NRW 1999)
Pensare al momento della progettazione già alla futura fine dell’edificio è atto inconsueto perché molto spostato nel tempo. Tuttavia ogni edificio è destinato a richiedere adattamenti a nuove funzioni o ad essere sostituito. Si dovrebbero perciò costruire edifici scomponibili in elementi recuperabili, riutilizzabili, riciclabili e infine smaltibili senza provocare ulteriori inquinamenti.
I prodotti si possono classificare secondo la loro riciclabilità come da tabella qui accanto. (Wienke 2000)

Tutela della salute
Non sempre tutti i materiali sono innocui; scegliere con cura vuol dire proteggere noi e gli altri.
Ai problemi in fase di produzione si è accennato. Per quanto concerne la fase di esercizio, ormai da molti anni si discute sulla eventuale pericolosità di polveri e fibre fini. Si può affermare che le concentrazioni di pulviscolo all’interno non aumentano se l’isolamento è stato collocato sotto rivestimenti ermetici, sul lato esterno della parete e più in generale se sono state osservate le prescrizioni di posa. L’indice è spesso puntato contro il bitume: si tratta di una miscela di idrocarburi residui di distillazione del petrolio. Anche se al di sotto dei 180°C non esiste il rischio di emissione di vapori (idrocarburi policiclici aromatici) cancerogenici, anche a temperature più basse si possono avere esalazioni maleodoranti e irritazioni della pelle e delle mucose; per cui negli ambienti interni è consigliabile evitare a titolo preventivo l’uso di materiali isolanti trattati con bitume (Fechner 1999). Altri materiali potenzialmente pericolosi sono quelli per il trattamento ignifugo, non per emissioni ma per la possibile polverizzazione e idrosolubilità, per cui i materiali vanno confinati ed evitato il contatto con l’acqua. I più comuni agenti antincendio sono a base di alogeni, fosforo, idrossido di alluminio, borace, solfato di ammonio, solfato di alluminio, triossido di antimonio con composti alogenati.
Altro problema è la radioattività: mentre i materiali organici ne sono generalmente esenti, i materiali di origine minerale possono introdurre nell’ambiente radon e minerali radioattivi. L´emanazione di radon da questi materiali è legata ovviamente innanzitutto alla concentrazione dei radioelementi nei materiali stessi, ma anche allo stato di aggregazione, alla granulazione e alla porosità (Bruno Stefano 2000). Lana di vetro e vetro cellulare evidenziano i valori più bassi mentre perlite e pomice, di origine vulcanica, evidenziano di solito una maggiore radioattività. Questo vale anche per la lana di roccia. Comunque l’inquinamento radioattivo da parte delle sostanze isolanti appare poco significativo in ambito edilizio: la percentuale di materiali isolanti presenti nella massa dell’edificio può variare dallo 0,1 all’1%, e per di più detti materiali vengono applicati principalmente in situazioni esterne o confinate.
Ulteriore aspetto importante è il comportamento al fuoco. I materiali da costruzione vengono suddivisi e classificati in base alla loro reazione al fuoco. I materiali isolanti di origine animale o vegetale e sintetici raggiungono al massimo la classe di infiammabilità 1 (difficilmente infiammabili), ma mai 0. La comparazione prende in esame i seguenti fattori: infiammabilità, effetto aggressivo dei gas combusti, formazione di gocce incendiarie e formazione di fumo denso. Mentre l’infiammabilità e la formazione di gocce e di fumo denso possono essere facilmente misurate, confrontate e standardizzate, la precisa valutazione degli effetti dei gas di combustione é quasi impossibile e in genere viene determinata quantificando la formazione di monossido di carbonio, la causa più frequente di decesso in caso di incendio. Forte formazione di fumo denso si verifica soprattutto nel caso del polistirolo e di alcuni poliuretani espansi, mentre le lane minerali (di roccia e di vetro) e le sostanze naturali sviluppano meno fumo. (Felderer & Klammsteiner)
In presenza di fiamme di proporzioni notevoli gli agenti antincendio non possono evitare la combustione degli isolante termici, determinano invece un aumento della tossicità e della quantità di emissioni derivanti dalla combustione. Questo vale soprattutto per composti alogenati.

Articolo tratto da:
Ugo Sasso, “Isolanti si/isolanti no”
Edizioni Alinea – Firenze 2003
Fotografie di Josef Pernter, Bolzano