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Intonaci termoisolanti di nuova generazione. Analisi teorico-sperimentale della prestazione termica in laboratorio e in opera.

Elisa Fenoglio

Intonaci termoisolanti di nuova generazione. Analisi teorico-sperimentale della prestazione termica in laboratorio e in opera.

Rel. Valentina Serra, Stefano Fantucci, Marco Dutto. Politecnico di Torino, Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile, 2017

Abstract:

Il patrimonio edilizio italiano si presenta con un gran numero di edifici vetusti, in cui la maggior parte è antecedente gli anni ‘70. Queste fabbriche essendo state edificate in anni in cui non vigevano norme volte alla riduzione dei consumi energetici, presentano elevate dispersioni termiche, quindi consumi per climatizzazione sostenuti. Attuare strategie di riqualificazione energetica sul patrimonio edilizio esistente risulta quindi una strada perseguibile, anche nell’ottica del rispetto dei limiti imposti dall’Unione Europea per il consumo energetico. In questo senso l’Europa promuove e finanzia progetti volti allo sviluppo di nuovi materiali attraverso il programma Horizon 2020. Nell’ambito di questo programma figura anche il progetto Wall-ACE, che ha come obbiettivo la realizzazione di una serie di nuovi prodotti per l’edilizia dall’elevato isolamento termico a base aerogel; questo nanomateriale presenta una ridotta conduttività termica, circa il 50% inferiore rispetto all’EPS e viene prodotto a partire da silice amorfa.

Questo lavoro di tesi ha avuto come obbiettivo quello di realizzare, mediante un processo di ottimizzazione, una serie di termointonaci e termorasature a base aerogel dalle prestazioni termiche migliorate. Parte di questo lavoro rientra nel già citato progetto Wall-ACE.I termointonaci sono materiali composti come gli intonaci tradizionali, ma nella loro formulazione le sabbie vengono sostituite da aggregati leggeri che conferiscono elevata capacità di isolamento termico al prodotto finale, consentendone l’impiego sia in caso di interventi di retrofit energetico che di nuova costruzione.

Il lavoro, svolto in collaborazione con il Politecnico di Torino e Vimark, è stato articolato intre fasi differenti. Innanzitutto, è stata condotta una ricerca di letteratura scientifica e di prodotti commerciali con l’obbiettivo di comprendere quale sia il reale interesse nei confronti di questi termointonaci. È stato riscontrato un vasto numero di pubblicazioni e di prodotti commerciali, a dimostrazione di un crescente interesse nei confronti di questi materiali.

Successivamente la sperimentazione ha previsto la realizzazione di una serie di formulazioni di termointonaco e termorasatura: partendo da prodotti contenenti solo perlite, si è proceduto alla graduale sostituzione di questo aggregato minerale con aerogel granulare. Le formulazioni sono state sottoposte ad una serie di test, come richiesto dalla norma UNI EN 998-1. Attraverso l’uso di un termoflussimetro (HFM) è stata determinata la conduttività termica dei termointonaci e delle termorasature, preventivamente essiccati. I risultati hanno evidenziato una correlazione tra la riduzione della conduttività e l’incremento del contenuto di aerogel. Il valore minimo di conduttività ottenuto risulta il 30% inferiore al dato dei termointonaci che fanno uso di soli aggregati minerali. Inoltre, le prestazioni meccaniche e igrometriche risultano soddisfacenti.

Oltre a test in laboratorio è stata condotta una campagna di misura su un edificio riqualificato energeticamente mediante l’uso del termointonaco. Il monitoraggio ha consentito di acquisire una serie di dati che hanno permesso di determinare la riduzione della trasmittanza termica dell’involucro grazie alla presenza del termointonaco e come variano le prestazioni di questo materiale quando soggetto a condizioni ambientali reali. L’elaborazione dei dati acquisiti ha permesso di determinare come uno spessore di 5 cm di questo materiale garantisce la riduzione della trasmittanza termica dell’involucro di circa il 50%.

I dati ricavati sono stati altresì impiegati per la validazione di un modello di simulazione realizzato mediante il software WUFI ® Pro. È stata realizzata una partizione coerente con quella monitorata in campo e, attraverso le simulazioni heat and moisture transfer, è stato possibile determinare come le condizioni al contorno influiscano sulla conduttività delle formulazioni di termointonaco con aerogel. La conduttività termica di questo materiale subisce un incremento pari al 50%, più marcato rispetto all’aumento di conduttività del termointonaco con perlite, ma il valore finale si mantiene comunque su valori contenuti.

In conclusione, possiamo affermare che l’impiego di questo nanomateriale consente di ottenere prestazioni termiche decisamente soddisfacenti, senza andare a discapito della prestazione meccanica e dell’applicabilità. Ulteriori sviluppi del progetto prevedranno la formulazione di termointonaci con conduttività ulteriormente ridotte e il materiale così ottenuto sarà applicato ad un edificio selezionato come caso studio, così da valutarne le reali prestazioni termiche anche in campo.

Per ulteriori informazioni contattare:

Elisa Fenoglio, fenoglio.elisa@gmail.com
Relatori: Valentina Serra, Stefano Fantucci, Marco Dutto
Tipo di pubblicazione: A stampa
Soggetti: A Architettura > AN Opere di ingegneria civile, trasporti, comunicazioni
A Architettura > AO Progettazione
Corso di laurea: Corso di laurea magistrale in Architettura Per Il Progetto Sostenibile
Classe di laurea: NON SPECIFICATO
Aziende collaboratrici: NON SPECIFICATO
URI: http://webthesis.biblio.polito.it/id/eprint/6260
Capitoli:

INDICE

Indice delle figure

Indice dei grafici

Indice delle tabelle

Appendici

Lista dei simboli utilizzati

1. Introduzione

1.1. L'intonaco

1.1.1. Composizione

1.1.1.1. I leganti

1.1.1.2. Aggregati

1.1.1.3. Additivi e aggiunte

1.1.2. Gli intonaci termoisolanti

2. Stato dell’arte degli intonaci termoisolanti

2.1. Letteratura

2.1.1. Intonaci con aggregati artificiali

Polistirene

Poliuretano

Polietilene tereftalato e poliammide

Altre tipologie di LWA artificiali

2.1.2. Intonaci con aggregati vegetali

Sughero

Canapa

Legno

Altri LWA vegetali

2.1.3. Intonaci con aggregati minerali

Perlite

Vermiculite

Pomice

Diatomiti

Mix di LWA

2.1.4. Termointonaci a capacità termica migliorata

2.1.5- Termointonaci con aerogel

2.1.6. Conclusioni

2.2. Analisi di mercato

2.2.1. Ricerca di prodotti commerciali

2.2.2. Conclusioni

3. Analisi sperimentale

3.1. Materiali e composizioni

3.2. Prove di laboratorio

3.2.1. Massa volumica

3.2.1.1. Massa volumica della polvere

3.2.1.2. Massa volumica dell'impasto

3.2.1.3. Massa volumica malta indurita

3.2.1.4. Risultati

3.2.2. Contenuto di aria nell’impasto

Risultati

3.2.3. Prove meccaniche

3.2.3.1. Prova di resistenza a compressione e flessione

Resistenza a flessione

Resistenza a compressione

Risultati

3.2.3.2. Prova di aderenza

Risultati

3.2.4. Prova di assorbimento di acqua per capillarità

Risultati

3.2.5. Determinazione della permeabilità al vapore d'acqua

Risultati

3.2.6. Prova di applicazione a parete

3.2.7. Misura della conduttività termica

3.2.7.1. Metodo

3.2.7.2. Misure

Realizzazione e preparazione dei campioni

3.2.7-3. Risultati

Campagna 1: Materiali sfusi

Campagna 2: Termointonaci a base perlite

Campagna 3: Termointonaci a base aerogel

Campagna 4: Termorasature a base aerogel

3.3. Misure in campo

3.3.1. Il caso studio

3.3.2. Metodologia

3.3.3. Risultati

Analisi numerica

4.1. L'umidità

4.1.1. Cause

4.1.2. Problematiche e soluzioni

4.2. Metodo di Glaser

4.3. WUFI ® Pro

4.3.1. Impostazioni

Stratigrafia e materiali

Orientamento, inclinazione ed esposizione alla pioggia

Coefficienti di trasmissione superficiale e condizioni iniziali

Periodo di calcolo, data inizio, fine, time step

Dati climatici

Condizioni interne

4.4. Simulazioni

4.4.1. Validazione modello

4.4.1.1. Piano inferiore (Ref_wall)

4-4-1-2. Piano superiore (Tpl_wallJ

4.4.2. Determinazione della variazione di X del materiale Perl_30

4.4.3. Simulazioni con termointonaci Sample D e Sample E

5. Conclusioni

Ringraziamenti

Appendice 1: report di calcolo delle A dei materiali

Appendice 2: Caratteristiche dei materiali simulati con Wufi® Pro

Ref_wall nord est e nord ovest

Plt wall con termointonaco a base perlite (Perl_30)

Plt wall con termointonaco a base aerogel (Sample D)

Plt wall con termointonaco a base aerogel [Sample E)

Bibliografia
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