Materiali per l'efficienza energetica delle chiusure verticali

http://www.certimac.it/index.php/attivita/proprieta-termiche

Uso efficiente dell’energia e miglioramento delle prestazioni energetiche nel settore edilizio: le proposte dei ricercatori

Martino Labanti – CertiMaC • ENEA

Miglioramento prestazioni

energetiche dell’involucro:

le proposte dei ricercatori




Parte prima

LE ISTANZE DEL MERCATO E LA RISPOSTA DEI PRODUTTORI

La sfida energetica ha coinvolto in modo trasversale il mondo dellecostruzioni (uno dei settori più energivori): dall’impianto normativoeuropeo e nazionale, allo studio di nuove soluzioni costruttive,passando per i nuovi materiali e la riqualificazione del patrimonioedilizio esistente




LA SFIDA ENERGETICA NEL MONDO DELLE COSTRUZIONI

EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI EDIFICI

Quadro normativo europeo e nazionale

Innovazione da parte

delle Imprese

Linee di sviluppo da parte della

Ricerca

Istanze del mercato e

degli acquirenti




EFFICIENZA ENERGETICA DEGLI

EDIFICI

Impianti efficienti

Involucri performanti

Materiali ad alte

prestazioni

Materiali eco-sostenibili

Ripensare il nuovo

Riqualificare l’esistente

La tipicità mediterranea

I MACRO -TEMI




I nuovi scenari spingono tutta la filiera del settore delle costruzioni - produttori di materiali e componenti, progettisti, imprese di costruzione -verso una maggiore efficienza energetica e qualità esecutiva.

LA RISPOSTA DEI PRODUTTORI

Dal focus group emerge che:

> Per le strutture opache di involucro l’innovazione viene perseguita sui materiali tradizionali, che, nella pratica costruttiva, rimangono ancora i più utilizzati.

> Tra questi il materiale maggiormente diffuso sul territorio nazionale è sicuramente il laterizio.




Il segmento maggiormente interessato dall’innovazione di prodotto legata ai temi dell’efficienza energetica è quello dei blocchi per murature.

IL COMPARTO DEI LATERIZI

Principali linee di intervento

ottimizzazione dell’impasto di argilla (porizzazione del materiale di base); ottimizzazione configurazione delle geometrie (layout cavità d’aria, setti sottili); riempimento dei fori con materiali isolanti (lana di roccia, sughero, polistirene, perlite espansa, …); blocchi rettificati o blocchi predisposti con giunti ad incastro per ridurre l’utilizzo delle malte e quindi i ponti termici; integrazione con malte murarie ed intonaci ad alte prestazionitermiche; funzionalizzazione delle superfici esterne a vista od intonacate.

Parte seconda

LE PROPOSTE DEI RICERCATORI

Il sistema della ricerca della regione Emilia-Romagna supporta laricerca industriale ed il trasferimento tecnologico in campo edilizio perrafforzare il tessuto produttivo regionale promuovendo la culturadell’innovazione




Ceramici Industriali, Processi e Materie Prime

Tecnologie e Qualificazione materiali avanzati

Energia, Ambiente e Processi

Chimica

Fisica e Meccanica

IL DISTRETTO FAENTINO DEDICATO AI MATERIALI




LABORATORIO ANALISI CHIMICHE

LABORATORIO PROVE FISICO-MECCANICHE

LABORATORIO PROVE AMBIENTALI

LABORATORIO ANALISI E PROVE TERMO-FISICHE

Investimenti in attrezzature e strumentazione dicaratterizzazione meccanica, fisica, ambientale,(prove di gelo/disgelo su varie norme Europee);

Sviluppo di metodologie di prova su normenazionali ed Europee;

Collaborazioni internazionali per lo sviluppo diprocedure di prova di gelo/disgelo innovative,partecipazione a round robin tests interlaboratorio;

Gestione della certificazione e rapporti con iproduttori in accordo con APC e, dal 2005 in accordocon CertiMaC;

Dal 2008 sviluppo delle attrezzature e metodologiedi qualificazione termo-fisica dei materiali perl’involucro edilizio: laterizi, malte, isolanti, etc.

UNITA’ UTTMATF FAENZA

L’Unità tecnico-scientifica ENEA di Faenza, specializzata nellosviluppo e qualificazione di materiali innovativi, ceramici ecompositi, ha sviluppato, su accordo con ANDIL-Assolaterizi, unLaboratorio dedicato alla qualificazione e certificazione dimateriali e prodotti da costruzione.




Strumenti e Metodi per la determinazionesperimentale del potere termoisolante di materialitradizionali e avanzati per l’involucro.

Lo strumento utilizzato è un termoflussimetro conanello di guardia UNITHERM 2022 in grado di testareun’ampia gamma di materiali con un elevato range ditemperatura, da -30° a +300°C.

I risultati ottenuti attraverso le prove sperimentalirappresentano un utile data-base per l’avvio di progettidi ricerca scientifica ad hoc su impasti, materie prime emateriali ad alte prestazioni energetiche.

L’attività di ricerca si sviluppa anche attraversorapporti internazionali con l’obiettivo di affinare leprocedure di calibrazione (interne ed esterne) attraversouna serie di analisi incrociate su molteplici tipologie dimateriali. Si citano le collaborazioni con il CTMNCfrancese, il Dip.to DIENCA della Univ. Di Bologna el’Istituto di Metrologia INRIM.

Strumenti di Modellazione Numerica per analisi inregime stazionario e dinamico, 2D e 3D volti alladeterminazione dei principali parametri termici di paretimultistrato, valutazioni rischio condensa e di resistenzaal fuoco di strutture civili.

Divisione Efficienza Energetica Edifici




Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche;

Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M.;

Sistemi innovativi in calcestruzzo prefabbricato per l’edilizia sociale;

Sistemi energeticamente performanti e sostenibili per interventi di ristrutturazione/riqualificazione.

RICERCA & SVILUPPO DI PRODOTTI E SOLUZIONI INNOVATIVE IN EDILIZIA




Blocchi di laterizio ecocompatibili ad alte prestazioni termiche 1/4

Bisogni:

Il mercato richiede elementi per l’involucro ad alte prestazioni termiche;

Crescente attenzione per l’eco-sostenibilità dei materiali;

Soprattutto nei paesi di fascia mediterranea, è fondamentale tutelare, oltre al grado di isolamento, il ricorso a materiali traspiranti, ecologici e con elevata massa come il laterizio (elevata inerzia termica) per favorire una buona prestazione in regime Estivo.





ObiettivoStudio, sviluppo e messa a punto di laterizi alleggeriti in pasta mediante materiali di origine naturale ed eco-compatibili provenienti dal riciclo/riutilizzo di scarti di processi produttivi ed in grado contribuire all’innalzamento delle proprietà di isolamento termico.





L’alleggerimento con materiale di origine naturale

Il Laterizio porizzato per murature viene realizzatoaggiungendo all’impasto tradizionale di argilla acqua e sabbiamateriali di origine naturale a bassa granulometria (2-2,5 mm)che durante la cottura emettono gas e lasciano microalveolivuoti, fra loro non comunicanti e uniformemente diffusi nellamassa d’argilla.

Questa microporosità conferisce al mattone un elevatogrado di isolamento termico oltre alle già buone proprietà intermini di elevata permeabilità al vapore, resistenza al fuoco eal gelo (elementi esposti).

I blocchi possono essere prodotti in diversi formati;tradizionali o rettificati con giunti verticali ad incastro perrealizzare murature portanti e di tamponamento.





Quali materiali?Materiale ecologico per l’alleggerimento in pasta dei laterizi che rappresenti lo scarto di un altro processo produttivo presente in regione Emilia-Romagna:- Comparto agroalimentare- Derivati da Bio-compostaggio (Bio-digestati)Linea di ricercaFattibilità inserimento in pasta in diverse % per l’alleggerimento/porizzazione;Qualificazione degli impasti da un punto di vista termico, fisico, meccanico, igrometrico. Integrazione con Malte per muratura ed Intonaci ad elevate prestazioni termiche (sviluppo di premiscelati innovativi od additivati con elementi isolanti o funzionalizzanti).




Miglioramento prestazioni termiche dell’involucro mediante P.C.M. - Phase Changing Materials 1/4

Bisogni:

L’edilizia soprattutto in fascia mediterraneanecessita di materiali per l’involucro con prestazioni termiche studiate per il regime estivo, in cui si registra la concomitanza di climi molto caldi e di forti escursioni termiche tra giorno e notte.

In queste condizioni è necessario che l’involucro opaco svolga la funzione di attenuare e sfasare l’onda termica diurna per garantire il mantenimento delle condizioni di benessere termoigrometrico all’interno.




Obiettivo

Studio, sviluppo e messa a punto di laterizi/pannelli per muraturacon, all’interno dei setti, di materiali a cambiamento di fase.

I materiali a cambiamento di fase

Accumulando il flusso di calore entrante/uscente nell/dall’involucrocon una T°di fusione/solidificazione pari a circa 25°C, consentono di

ottimizzare la prestazione della muratura in regime estivo favorendolo smorzamento e l’attenuazione dell’onda termica.

Positivamente applicati nella sperimentazione di pannelli incartongesso o in legno, intonaci, sistemi di facciata vetrati o inplexiglas, isolanti termici, impianti di riscaldamento e diraffrescamento passivo, collettori solari e scambiatori di calore.





Attualmente i P.C.M. sono reperibili sul mercato (in particolare produttori tedeschi e statunitensi), ma mancano sperimentazioni su larga scala relativamente ad:

applicazione/integrazione con il laterizio;

benefici energetici sul sistema edificio-impianto;

Applicabilità a livello industriale e del processo produttivo;

Verifica della Durabilità e della Stabilità/Salubrità nel tempo.

I PCM attualmente disponibili sono compositi organici paraffinici e

idrocarburi ottenibili come sottoprodotti della raffinazione del

petrolio o per polimerizzazione, e alcuni inorganici come sali idrati.





Macro-Azioni

Individuare opportunamente un materiale P.C.M. che per caratteristiche fisico-chimiche e prestazionali possa risultare compatibile con il riempimento dei setti;

Individuare le opportune tecnologie di prodotto e di processo per ottimizzare l’integrazione P.C.M. –LATERIZIO (lay-out fori, modalità di inserimento, …) e P.C.M. – PANNELLI in CLS o CARTONGESSO;

Qualificare per via sperimentale le caratteristiche del nuovo laterizio/pannello per muratura riempito sotto il profilo termico, fisico, meccanico, igrometrico.





Sistemi innovativi in calcestruzzo prefabbricato per l’edilizia sociale 1/3

Bisogni:La sempre maggiore richiesta di abitazioni afronte di una minore disponibilità finanziariadell’utente finale, apre la strada al SocialHousing, sinonimo, nel contesto odierno, nonsolo di “edilizia popolare”, ma di:

Casa a Costo Contenuto costruita secondo criteridi efficienza strutturale, energetica e acustica talida rispondere ai requisiti delle normative nazionalied europee.




Obiettivi:

sviluppo di sistemi di progettazione,realizzazione e messa in opera volti allarealizzazione di involucri in cls prefabbricatodestinati al Social Housing.

Il Cls prefabbricato, se opportunamenteprogettato e arricchito con le odiernetecnologie energeticamente efficienti, puòcostituire un punto di svolta nell’Housing dimedio-bassa fascia.





Obiettivi:

Progettazione di moduli/involucri prefabbricati studiati opportunamente per rispondere ai criteri di affidabilità a sicurezza (sismicità, res. al fuoco), ai criteri di isolamento termico (in regime invernale ed estivo) ed acustico;

Definizione di modelli e metodi per favorire lo sviluppo della prefabbricazione passando da Pannelli 2D a moduli abitativi 3D con l’integrazione di impianti e componenti trasparenti fino, eventualmente, alla “fabbrica in cantiere”;

Fattibilità ed implementazione di sistemi “semi prefabbricati” di muratura in laterizio.





Background:

Parco immobiliare italiano vetusto e scarsamente performante:

Le nuove costruzioni rappresentano lo 0,6% del patrimonioimmobiliare;

Circa due terzi degli edifici esistenti sono antecedenti al 1973; anno incui è stato emesso il primo regolamento riguardo al risparmio energeticonelle nuove costruzioni;

17,5 milioni gli edifici che “consumano” in media tra i 200 e i 250kwh/m2anno;

8,8 milioni che “consumano” 150 kwh/m2anno;

Un edificio di nuova costruzione deve “consumare” non più di 60÷90

kWh/m2anno.

Sistemi energeticamente performanti e sostenibili per interventi di ristrutturazione/riqualificazione 1/3




Bisogni:Per intervenire in modo determinante nell’abbattimento dei consumiè indispensabile risanare e riqualificare i “giganti del consumo”.

A ciò si aggiunga la decisione a livello europeo, nazionale e locale difavorire la riqualificazione dell’esistente piuttosto che concederenuove aree di urbanizzazione.

Ne consegue che sarebbe opportuno effettuare in manierasistematica la Diagnosi Energetica del patrimonio esistente conconseguente sostentamento delle opere di Efficientamento dellestrutture adibite ad abitazione residenziale.





Obiettivi:

Sviluppo di sistemi integrati per l’efficientamento di involucri opachi ALTERNATIVI al tradizionale cappotto con materiali isolanti di origine petrolchimica, OTTIMIZZATI sotto diversi profili

Comfort abitativo

sostenibilità

durabilità





GRAZIE DELL’ATTENZIONE




Contatti

Direzione Tecnico–Scientifica: Ing. Martino Labanti [email protected]

Divisione Efficienza Energetica Involucro: Ing. Luca Laghi [email protected]

Laboratorio Analisi e Marcatura CE: Dr. Marco Marsigli [email protected]

Comunicazione–Marketing: Dr.ssa Giulia Ruta [email protected]




mailto:[email protected]




Real Estate

Materiali per l'efficienza energetica delle chiusure verticali