Materiali isolanti: alla scoperta del valore lambda

Il valore lambda di un materiale indica la sua capacità di trasmettere il calore: questo proprietà gioca pertanto un ruolo molto importante nella progettazione di edifici ad alta efficienza energetica e Case Passive.

Vista la confusione che regna sull’argomento, con questo articolo cerchiamo di fare chiarezza.

In Europa, il valore lambda [λ] del materiale è uno dei dati che il produttore deve fornire nella scheda tecnica di prodotto, per poterlo commercializzare. Questo vale per ogni tipo di materiale (sughero, lana di roccia, ma anche calcestruzzo, vetro, acciaio ecc.), ma è particolarmente importante per i materiali isolanti, che abbiamo descritto in un nostro precedente articolo.

data sheet

Estratto di una scheda tecnica di un materiale isolante, con riportato il valore lambda dichiarato

Negli USA, invece, questo valore non è molto diffuso, e i prodotti vengono suddivisi in base al valore di resistenza R, relativo ad uno strato di isolante di un dato spessore.

Se ci si limita al solo calcolo del flusso monodimensionale, si possono utilizzare i soli valori di trasmittanza U di una struttura, o di resistenza termica R, senza entrare nel merito della conducibilità termica del materiale (valore lambda). Per calcoli di flusso termico bidimensionale o tridimensionale, come nel caso di ponti termici, occorre invece per forza ricorrere al valore lambda.

Emu Architetti - calcolo ponte termico con misure esterne.png

Esempio di calcolo di flusso termico bidimensionale (L2D) per determinare il valore PSI di un ponte termico

Nel progetto dell’involucro termico di un edificio, in particolar modo di una Casa Passiva, una delle prime fasi prevede proprio la determinazione delle proprietà fisiche di progetto dei materiali impiegati, tra le quali i valori lambda.

E’ evidente come questo valore – così importante – possa essere oggetto di marketing barbarico da parte di chi vende materiali isolanti.

COME SI DETERMINA IL LAMBDA DI UN MATERIALE?

La norma di riferimento è la UNI EN ISO 10456, che contiene i metodi di calcolo per la determinazione del valore di lambda dichiarato e di progetto. La norma contiene inoltre valori tabellari dei lambda di progetto di materiali edili standard, meno performanti e pertanto meno suscettibili alle condizioni d’impiego.

10456 design lambda for general materials

Un estratto della norma UNI EN ISO 10456, che riporta i lambda di progetto di materiali da costruzione standard

In generale, il valore lambda di un materiale varia in base a tre fattori principali:

– la temperatura di esercizio del materiale;

– il suo contenuto di umidità;

– il suo invecchiamento.

Lambda and temperature

Lambda dell’EPS al variare della temperatura (ANIT)

lambda and humidity

Lambda del legno al variare dell’umidità (e della densità)

LAMBDA DICHIARATO

Il lambda dichiarato [λd] è il valore di conducibilità termica del materiale “in laboratorio”.

Viene calcolato in modo statistico dal produttore del materiale stesso, sulla base di test di laboratorio.

Il test viene eseguito in laboratorio, con livelli di temperatura ed umidità costanti.

L’invecchiamento del materiale è già contenuto nel calcolo del lambda dichiarato dal produttore, mentre il peggioramento del valore dovuto a temperatura e umidità avvengono nel successivo calcolo per determinare il lambda di progetto, che deve essere eseguito dal progettista dell’edificio.

Heat-flow-meter-2

La misurazione del flusso di calore attraverso un pannello di materiale isolante, per calcolarne il lambda dichiarato (Stirolab)

Affinchè il valore di lambda dichiarato sia attendibile, il calcolo dev’essere basato su almeno dieci prove di laboratorio.

10456 measured conductivities

Esempio dei risultati di test su dieci campioni di materiale (dalla UNI EN ISO 10456)

Il lambda dichiarato [λd] è calcolato in modo statistico secondo la UNI EN ISO 10456 a partire dai risultati di laboratorio. Il lambda dichiarato assicura che il dato ottenuto sia valido per il 90% del materiale prodotto, con un livello di certezza pari al 90%. Per questo motivo, viene anche usato il termine [λ 90/90].

90 90 Gauss curve

Distribuzione dei valori di lambda dalle prove di laboratorio, secondo la curva di Gauss (BBA)

LAMBDA DI PROGETTO

Il valore lambda di progetto è il valore di conducibilità termica del materiale “in opera”.

Questo deve essere calcolato dal progettista in base alle specifiche condizioni interne ed esterne (temperatura ed umidità), che determinano la prestazione in opera del materiale. Come anticipato, il peggioramento dovuto all’invecchiamento del materiale è invece già contenuto nel calcolo del lambda dichiarato dal produttore.

Un materiale può avere diversi valori di lambda di progetto, anche all’interno dello stesso edificio, in base alle diverse destinazioni d’uso e alle condizioni ambientali nelle quali è inserito di volta in volta.

design lambda values

Esempio di valori fisici di progetto dei materiali, a cura del progettista dell’edificio

E’ quindi il progettista che è tenuto a calcolare il lambda di progetto del materiale, a partire dal lambda dichiarato dal produttore, contenuto nella scheda tecnica del prodotto.

POSSO USARE IL LAMBDA DICHIARATO COME LAMBDA DI PROGETTO?

A questo punto, le domande sorgono spontanee:

– Come progettista, devo ricalcolare ogni volta il lambda di progetto, per ogni applicazione del materiale?

– Si può utilizzare il lambda dichiarato dal produttore, al fine del progetto energetico dell’edificio?

– Se utilizzo il lambda dichiarato dal produttore, lui ne risponde?

La risposta a tutte queste domande, è molto semplice: è il progettista che determina la prestazione del materiale in opera, sulla base delle condizioni d’uso, ai dati forniti dal produttore, e alle prescrizioni della norma.

Il produttore risponde delle prestazioni del materiale in laboratorio.

Il progettista risponde delle prestazioni del materiale in opera.

Come progettisti, potete utilizzare qualsiasi valore lambda del quale siete pronti ad assumervi la responsabilità.

Il valore di lambda utilizzato nel calcolo, influenza direttamente la prestazione energetica del sistema edificio-impianto, sia in termini di fabbisogno energetico di riscaldamento/raffrescamento, che di progetto dell’impianto termico stesso.

CALCOLO UNA TANTUM DEL LAMBDA DI PROGETTO

La determinazione del lambda di progetto di un materiale, in base alle specifiche condizioni di impiego, può risultare molto onerosa in termini di tempo. All’interno di un medesimo progetto, ad esempio, lo stesso prodotto può avere diversi valori di lambda di progetto in base all’uso (isolamento controterra, isolamento in copertura ecc.).

Prendendo come esempio l’approccio pratico della DIN4108, si può calcolare il lambda di progetto con un peggioramento una tantum del valore dichiarato dal produttore, come segue:

Lambda di progetto = lambda dichiarato + 20%

Questo peggioramento è più conservativo rispetto ad un valore calcolato con la UNI EN ISO 10456, ma che consente di utilizzare sempre il medesimo valore di progetto a prescindere dalle condizioni d’uso del singolo elemento.

Prendendo l’esempio di un pannello in EPS con grafite:

Lambda dichiarato: 0,031 W/mK;

Lambda di progetto: 0,037 W/mK.

U

Esempio di certificazione di qualità da ente terzo

Nel caso in cui il produttore del materiale si sottoponga a controlli di qualità da parte di enti terzi, il peggioramento può essere limitato al 5%:

EPS con grafite con controllo da parte di ente terzo:

Lambda dichiarato: 0,031 W/mK

Lambda di progetto: 0,033 W/mK

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