• aerogel
• materiali a basso spessore

Come è ormai noto, il settore edile è responsabile di circa il 40% delle emissioni di carbonio legate all'energia globale, con un aumento compreso tra l'1,3% e il 2% all'anno entro il 2050. Questi valori sono derivati in larga parte dall’uso massiccio delle tecnologie per il comfort ambientale. Appare quindi evidente la necessità che il settore delle costruzioni riduca il proprio consumo energetico. Ciò può esser fatto in prima istanza attraverso l’impiego di adeguate ed efficaci strategie di isolamento termico dell’involucro edilizio. Un isolamento termico efficace nelle differenti stagioni dell’anno consente di ridurre il fabbisogno di energia utile per il raffrescamento degli ambienti in estate e quello per il riscaldamento in inverno, e di conseguenza di ridurre il consumo energetico delle dotazioni impiantistiche.
Per affrontare queste problematiche ambientali ed economiche sono state studiate molte soluzioni tecnologiche, tra queste spiccano i materiali a basso spessore per l'incremento delle prestazioni energetiche degli involucri edilizi opachi che utilizzano nanotecnologie, una grande innovazione che sulla carta presenta numerosi vantaggi ma che ancora non prevede una normativa specifica per la sua regolamentazione.
La tesi si propone di studiare, comprendere ed utilizzare questi materiali che utilizzano nanotecnologie.
Nel capitolo 1 verrà approfondita l’importanza di un isolamento efficiente e verrà fatta una categorizzazione dei materiali isolanti per l’edilizia, individuando i materiali oggetto di studio come materiali che utilizzano nuove tecnologie.
Nel capitolo 2 verranno classificati i materiali oggetto di studio spiegando il principio fisico dell’effetto Knudsen e della tecnologia del vuoto che stanno alla base del miglioramento dei valori di conducibilità termica di questi materiali, individuando tre principali categorie, di cui verranno messe in luce le proprietà, i vantaggi e gli svantaggi, le tre tipologie sono:
1. pannelli isolanti sottovuoto o VIP che utilizzano solitamente la silice pirogenica e che hanno la dimensione dei pori pari a 300 nm
2. aerogel che sono costituiti da una struttura interna reticolata di catene di silice con dimensioni dei pori comprese tra 5 e 100 nm
3. nanoisolamento materiale o NIM che utilizza materiali mesoporosi con una dimensione dei pori di 50 nm o inferiore, oppure materiali microporosi con una dimensione dei pori di 2 nm o inferiore
Nel capitolo 3 si mostreranno alcune soluzioni che utilizzano nanotecnologie attualmente in commercio. I casi studio sono stati scelti con lo scopo di mostrare delle soluzioni-tipo che presentano una certa varietà nelle schede tecniche e nella normativa di riferimento utilizzata per certificarne le prestazioni, quali:
• un sistema assimilabile ad un "nanocappotto"
• preaccoppiati di aerogel e isolanti tradizionali
• pitture per esterni e malte
Da questa prima ricerca emergeranno le principali Norme a cui fanno capo questi materiali, le quali verranno approfondite nel capitolo 4 in cui si analizzeranno alcuni metodi di prova per la determinazione delle caratteristiche termiche dei materiali per edilizia, in modo tale da capire se alcuni di essi, o nessuno, possa essere adattato anche ai materiali isolanti di nuova generazione, ponendo particolare attenzione all’analisi della norma UNI EN 1934.
Nel capitolo 5 si forniranno dati utili per confrontare ed ottenere delucidazioni riguardo ai materiali che utilizzano nanotecnologie, attraverso delle simulazioni che utilizzano uno dei materiali in commercio individuato nel capitolo 3, il Pannello Areopan.
È stato utilizzato come tester un edificio esistente di nuova costruzione ubicato a Cascina (PI) di cui è stato riprodotto un modello 3D da poter sottoporre a tre diverse simulazioni:
• simulazione 1: stato di fatto
• simulazione 2: modello con stratigrafia modificata che presenti il Pannello Areopan dimensionando l’isolante termico presente posto internamente in modo da ottenere la stessa trasmittanza termica U della stratigrafia di partenza
• simulazione 3: modello con stratigrafia modificata che presenti il Pannello Areopan dimensionando l’isolante termico presente esternamente in modo da ottenere la stessa trasmittanza termica U della stratigrafia di partenza
Per poter svolgere le simulazioni è stato necessario utilizzare una serie di software seguendo un preciso workflow, i software utilizzati sono:
• AutoCad
• Sketchup
• Open Studio
• Energy Plus
Nel capitolo 6 verranno confrontati i dati di output forniti dalla simulazione, ovvero le temperature superficiali delle pareti interne ed esterne ed i dati relativi all’intero edificio per indagare la temperatura media dell’aria ed il fabbisogno energetico, indicati come:
•"Zone Mean Air Temperature"
•"Zone Air System Sensible Heating Energy"
•"Zone Air System Sensible Heating Rate"
L’obiettivo è quello di analizzare vantaggi e svantaggi dell’utilizzo di questo materiale nelle varie possibilità considerate nelle simulazioni. Si produrranno grafici e tabelle riepilogative per una immediata comprensione visiva e verranno effettuate considerazioni conclusive inerenti all’intero studio.