Espansi polistirenici per l’isolamento termico

Dr. Stefano Fabris

Riscaldamento di una casa non coibentata:• 29000 kWh/Anno (250 kWh/m2)• 1600 Euro • 7.2 ton di CO2

Finestre:4700 kWh/a

Tetto:12120 kWh/a

Pareti:10100 kWh/a

Fondazioni:1800 kWh/a Fonte: EUMEPS 2010

Finestre:47001810 kWh/aPareti:

10100500 kWh/a

Fondazioni:1800 350 kWh/a

Riscaldamento di una casa ben coibentata:• 29000 5660 kWh/Anno (40 kWh/m2)• 1600 312 Euro • 7.2 1.4 ton di CO2

Tetto:121202000 kWh/a

Fonte: EUMEPS 2010

Uso di diversi materiali in: EPS XPS PUR MW

Tetto con carico

senza carico

Parete cavità

esterna

esterna, ventilata

interna

Pavimento elastificato

rigido

Fondazioni parete

fondazioni

sotto-fondazioni

= utilizzato frequentemente= utilizzato raramente= non utilizzato

Materiali in competizione

EPS

Microscopio Ottico

SEM

SEM

1 mm

200 m

XPS

SEM

SEM

1 mm

1 mm

Caldo

Freddo

Irraggiamentoinfrarosso

Conduzionenel solido

Conduzionenel gas

Convezione

Meccanismi di trasporto del calore nelle schiumepolimeriche

s

ss f*

*

)1(*

*

s

gg

Meccanismi di trasporto del calore nelle schiumepolimeriche

schiuma della densità *

solido del densità s

L.J. Gibson, M.F. Ashby; “Cellular Solids”, Pergamon Press 1988

I contributi del solido ( ) e del gas ( ) alla conducibilità termicatotale sono proporzionali alle rispettive conducibilità moltiplicateper le rispettive frazioni volumetriche

*

s*

g

)exp( 4*

3* tKtTs

sr

La conducibilità termica totale è quindi

ed è illustrata nella prossima slide

****

rgs

Meccanismi di trasporto del calore nelle schiumepolimeriche

• La conduzione per convezione è trascurabile per dimensioni dellecelle inferiori a 10 mm.

• La conduzione per irraggiamento ( )dipende dall’assorbimento

della radiazione infrarossa nella fase solida e si può scrivere :

*

r

spessore t

estinzione di tecoefficien sK

L.J. Gibson, M.F. Ashby; “Cellular Solids”, Pergamon Press 1988

Conducibilità termica vs. Densità

Meccanismi di trasporto del calore nelle schiumepolimeriche

0 10 20 30 40 50 60 70 800

10

20

30

40

50

60

70

80

lam

bd

a (

nW

/m°K

)

Densità (g/l)

solido

gasradiazione

totale

EPS XPS

EPS PU

estinzione di tecoefficien sK

struttura cellulare: pareti e spigoli

)exp( 4*

3* tKtTs

sr

E. Placido, M.C. Arduini-Schuster, J. Kuhn ; Infrared Physics &Technology 46 (2005) 219-231

EPS XPS

PU

The Bavarian Center for Applied Energy Research (ZAE Bayern)

Sviluppi recenti negli EPS per isolamento termico

Solido

Gas

IR Absorber

IR

****

rgs

Caldo

Freddo

Conducibilità termica: effetto degli “IR Absorbers”

Absorption Scattering

Resistenza termica: prestazioni equivalenti a diversi spessori

Source:

kg/m2 3,5 1,995 2,19 5,25 12,32 20,04

Comportamento meccanico: Compressione

0

50

100

150

200

250

300

350

0 10 20 30 40

Density (g/l)

10

% (

kP

a)

Parete esternaEPS 80-100

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

500

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1

, kPa

TettoEPS 100-150

FondazioniEPS 200

Comportamento meccanico: Trazione

EN 13499:2003Thermal insulation products for buildings – External thermal insulationcomposite systems (ETICS) based on expanded polystyrene - Specification

0

50

100

150

200

250

300

0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05

, kPa

S

f

3/2

S

f

S

f -1 0.3

f = sforzo a “snervamento” della schiuma

S = sforzo a snervamento del solido

f = densità della schiuma

S = densità del solido= frazione di materiale solido negli “spigoli”

Sforzo a snervamento in compressione (collasso plastico)

L.J. Gibson, M.F. Ashby – “Cellular Solids” – Pergamon Press, 1988F. Ramsteiner, N. Fell, S. Forster – Polymer Testing 20 (2001) 661

0.0001

0.001

0.01

0.1

10 15 20 25 30 35 40 45

/ P

S

Densità, g/l

phi = 0 (solo pareti)

phi = 1 (solo spigoli)

phi = 0.67

phi = 0.87

lam

bd

a (m

W/m

°K

)

10%

(co

mp

r.);

m

ax(t

raz.

), k

Pa

Diametro celle, m

trazione

compressione

lambda

Ottimizzazione della struttura cellulare