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