Materiali isolanti per l’edilizia. Come si misura in laboratorio la loro idoneità ai requisiti di risparmio energetico

Per una corretta valutazione del risparmio energetico degli edifici è indispensabile che le caratteristiche termiche dei prodotti per edilizia siano determinate con precisione. A tale scopo gli organismi di normazione internazionali ed europei hanno sviluppato una serie di procedure di prova normalizzate da eseguire in laboratorio. In questo articolo definiremo sinteticamente i metodi di prova per la caratterizzazione termica dei materiali per edilizia, compresi i materiali non soggetti alla marcatura CE. Tratteremo poi le principali tipologie di laboratori coinvolti in queste caratterizzazioni: i “laboratori notificati” ed i “laboratori con prove accreditate”.

Metodi di prova
La determinazione delle caratteristiche termiche dei materiali per edilizia può essere effet-tuata attraverso i seguenti metodi:
a) metodo della piastra calda con anello di guardia in accordo alle norme ISO 8302, UNI EN 12667 [1] e UNI EN 12664 [2];
b) metodo del termoflussimetro in accordo alle norme ISO 8301, UNI EN 12667 e UNI EN 12664;
c) metodo della doppia camera guardiata o calibrata in accordo alla norma UNI EN ISO 8990 [3];
d) metodo radiale secondo UNI EN ISO 8497 [4];
e) metodo della camera calda con termoflussimetri in accordo alla norma UNI EN 1934 [5].

Metodi a) e b)
Sono impiegati per determinare la conduttività termica di materiali omogenei o per deter-minare la resistenza termica di prodotti costituiti dalla sovrapposizione di più strati superfi-cialmente omogenei (cioè privi di ponti termici). Nel metodo della piastra calda con anello di guardia (a) il provino da testare viene posizionato tra elemento riscaldante e l’elemento raffreddante (si veda la figura 1). L’elemento riscaldante è costituito da un elemento centrale di misura e da un anello di guardia mantenuto alla stessa temperatura dell’elemento centrale, in maniera da generare un flusso termico monodimensionale attraverso il campione in prova. La conduttività termica è data dalla relazione seguente:

dove:
P = potenza elettrica dissipata dall’elemento centrale (W);
A = area dell’elemento centrale (m²);
s = spessore del campione in prova (m);
(Tc - Tf) = differenza di temperatura (K) tra la superficie calda e la superficie fredda del campione in prova.
Nel metodo del termoflussimetro (b) la densità di flusso termico P/A viene misurata attraverso il salto di temperatura che si genera su uno strato di materiale calibrato posto in serie al campione in prova.
In base ai valori di resistenza termica dei prodotti, vengono applicate due diverse norme, la UNI EN 12667 e la UNI EN 12664.
La differenza fondamentale tra le due norme riguarda le modalità di misura del salto di temperatura attraverso il campione.

Figura 1 - Schema della piastra calda con anello di guardia

Metodo c)
Il metodo della doppia camera guardiata o calibrata viene impiegato per caratterizzare pareti che possono presentare anche eventuali ponti termici. La parete in prova viene posizionata tra la camera calda e la camera fredda come mostrato nelle figura 2 e 3. Nel metodo guardiato la camera di misura è circondata dalla camera di guardia che è mantenuta alla stessa temperatura di quella di misura.

Figura 2 - Schema della doppia camera guardiata

In queste condizioni tutto il calore generato elettricamente nella camera di misura attraversa il campione e la trasmittanza termica “U” viene valutata attraverso la relazione seguente:

dove:
P = potenza termica dissipata nella camera di misura (W);
A = area della camera di misura (m2);
(Tc - Tf) = salto di temperatura tra le due camere (K).
Normalmente la trasmittanza termica U viene corretta per ricondursi alle resistenze super-ficiali di norma. Se la parete è mediamente omogenea (ovvero le differenze di temperatura superficiale sono inferiori al 20% del salto di temperatura) è possibile misurare la resistenza termica mediante la relazione:

dove:
(Tsc - Tsf) = salto di temperatura tra le superfici del campione in prova (K).
Nel metodo calibrato (figura 3), la camera di misura è circondata direttamente dall’ambiente del laboratorio, quindi non è possibile annullare il flusso termico attraverso le sue pareti come nel metodo guardiato. In questo caso il flusso di calore disperso dalla camera viene valutato attraverso il salto termico esistente sulle sue pareti, dopo opportune calibrazioni.
Nel caso delle pareti in muratura, si può applicare anche il metodo della camera calda con termoflussimetri in accordo alla norma UNI EN 1934 [5] (metodo e). In questo caso il flusso di calore attraverso la parete in prova viene misurato attraverso un termoflussimetro applicato sulla superficie calda della parete. Il termoflussimetro deve avere dimensioni sufficientemente grandi da ricoprire le disomogeneità presenti nella parete.

Figura 3 - Schema della doppia camera calibrata

Metodo d)
Il metodo radiale secondo la norma UNI EN ISO 8497 si applica ai materiali isolanti per tu-bazioni. L’elemento riscaldante è costituito da un tubo circolare alle cui estremità possono essere presenti due riscaldatori cilindrici mantenuti alla stessa temperatura per ridurre al minimo i flussi termici assiali (metodo guardiato), oppure possono essere presenti estremità calibrate per valutare tali dispersioni assiali.

È importante che le prove termiche siano accreditate poiché i risultati sono fortemente in-fluenzati dalle condizioni termiche al contorno e quindi richiedono un rispetto rigoroso della procedura stabilita dalla norma. I laboratori accreditati forniscono a questo proposito mag-giori garanzie, poiché sono sottoposti a visite ispettive annuali