Materiali Isolanti

1.2 I2 — Materiali Isolanti

Materiali Isolanti

Sei famiglie di materiali isolanti, sei modi diversi di bilanciare conducibilità termica, densità, comportamento al vapore, reazione al fuoco e sostenibilità: nessuno è “il migliore” in assoluto.

Materia — Progettazione, Costruzione e Impianti Indirizzo — CAT, Costruzioni Ambiente e Territorio Durata — 3 ore

Introduzione

In I1 abbiamo definito i cinque criteri con cui si valuta un materiale isolante: la conducibilità termica λ (più bassa, meglio isola), la massa volumica ρ (che influenza l’inerzia termica e lo sfasamento), la resistenza alla diffusione del vapore μ, la reazione al fuoco (Euroclassi) e la resistenza alla compressione (EN 826).

In questa lezione applichiamo questi cinque criteri a sei famiglie di materiali isolanti realmente in uso in edilizia — un materiale fibroso naturale, uno fibroso minerale, tre schiume polimeriche e uno a base di vetro riciclato — per imparare a confrontarli e a sceglierli in modo consapevole.

Nessun materiale isolante è “il migliore” in assoluto: ciascuno bilancia diversamente i cinque criteri tecnici, più — come vedremo nell’ultima parte della lezione — il proprio impatto ambientale nel ciclo di vita.

Fibra di legno

Derivato dagli scarti della lavorazione del legno (segatura, trucioli), disponibile sia come pannello semi-flessibile (materassini) sia come pannello rigido ad alta densità, prodotto per via umida (sfibrato e feltrato come la carta, legato dalla lignina naturale del legno) o per via secca (fibre pressate con un legante sintetico aggiunto).

Grandezza	Valore indicativo
λ	0,038 – 0,052 W/(m·K)
ρ	40 – 110 kg/m³ (materassino flessibile) / fino a 230 – 270 kg/m³ (pannello rigido)
μ	≈ 5 (basso — molto traspirante)
Reazione al fuoco	Classe E (combustibile)

Punto di forza: elevata capacità termica areica (buona inerzia estiva e sfasamento, richiamo a I1 tavola 10) e comportamento igroscopico — assorbe e rilascia vapore, contribuendo a regolare l’umidità della parete. Punto debole: è combustibile (classe E), quindi va protetto adeguatamente quando posto negli strati più esposti.

Lana di roccia

Fibra minerale ottenuta fondendo roccia basaltica (o diabase), spesso insieme a materiale riciclato, a circa 1500 °C, e filandola in fibre sottilissime legate poi con una resina.

Grandezza	Valore indicativo
λ	≈ 0,035 W/(m·K)
ρ	30 – 150 kg/m³ (da riempimento sciolto a pannello rigido)
μ	≈ 1 (praticamente come l’aria — altamente traspirante)
Reazione al fuoco	Classe A1 (incombustibile)

A1 è la classe di reazione al fuoco più alta possibile (tavola 14 di I1): per questo la lana di roccia è il materiale preferito in facciate ventilate, compartimentazioni antincendio e cappotti dove la sicurezza al fuoco è un requisito prioritario.

Polistirene espanso (EPS)

Pallini di polistirene pre-espansi con vapore, poi fusi insieme all’interno di uno stampo: da qui la caratteristica struttura “a grani” visibile in sezione, con microscopici vuoti d’aria alle interfacce tra un grano e l’altro.

Grandezza	Valore indicativo
λ	0,030 – 0,038 W/(m·K)
ρ	15 – 35 kg/m³
μ	20 – 50 (fonti divergenti — vedi tavola 06)
Reazione al fuoco	Classe E
Resistenza a compressione (EN 826)	70 – 200 kPa

Economico e diffuso soprattutto nei cappotti termici (sistemi ETICS): è probabilmente l’isolante più comune in Italia per le pareti verticali fuori terra.

Polistirene estruso (XPS)

Stesso polimero di base dell’EPS (polistirene), ma prodotto per estrusione continua attraverso una trafila: il risultato è una struttura a celle chiuse omogenea, senza le interfacce a grani dell’EPS.

Grandezza	Valore indicativo
λ	0,028 – 0,041 W/(m·K)
ρ	25 – 65 kg/m³
μ	80 – 300 (fortemente dipendente dalla fonte — vedi tavola 06)
Reazione al fuoco	Classe E
Resistenza a compressione (EN 826)	200 – 700 kPa

La struttura a celle chiuse rende l’XPS quasi impermeabile all’acqua liquida: per questo è il materiale scelto per le applicazioni contro terra (vespai, murature interrate) e per le coperture piane “alla rovescia”, dove l’isolante sta a diretto contatto con l’umidità o con l’acqua di ristagno.

EPS e XPS a confronto

Stesso polimero, due processi produttivi diversi (pallini fusi in stampo vs estrusione continua), due profili prestazionali distinti: l’XPS è generalmente più performante ma anche più costoso.

Grandezza	EPS	XPS
λ [W/(m·K)]	0,030 – 0,038	0,028 – 0,041 (generalmente ≤ EPS)
ρ [kg/m³]	15 – 35	25 – 65
Resistenza a compressione [kPa]	70 – 200	200 – 700
Assorbimento d’acqua	più alto (interfacce tra i grani)	molto basso (celle chiuse omogenee)
Campo d’uso tipico	cappotti, pareti fuori terra	vespai, murature interrate, coperture rovesce

Attenzione ai valori di μ: per entrambi i materiali, ma soprattutto per l’XPS, le fonti tecniche disponibili divergono in modo netto — per l’XPS si trovano tanto il valore 150 quanto la coppia 83/303 (secco/bagnato) nella stessa normativa di riferimento, e la letteratura di settore arriva a citare un intervallo così ampio da 80 a 300. Questi numeri vanno quindi sempre verificati sulla scheda tecnica del prodotto specifico, non assunti da un prontuario generico — lo stesso avvertimento già dato per μ in I1.

Poliuretano espanso (PUR/PIR)

Schiuma poliuretanica (PUR) o, in versione chimicamente più stabile al calore, poliisocianurica (PIR): tra gli isolanti con la conducibilità termica più bassa in assoluto tra quelli di uso corrente.

Grandezza	Valore indicativo
λ	≈ 0,026 W/(m·K) (prodotti di punta possono avvicinarsi a 0,022 – 0,024, valore ottimistico da verificare caso per caso)
ρ	30 – 45 kg/m³
μ	60 – 100 (fortemente dipendente dalla fonte, come per EPS/XPS)
Reazione al fuoco	Classe E se non rivestito (il PIR con rivestimenti specifici può raggiungere classi migliori — dato da verificare sulla scheda tecnica del prodotto)

Il vantaggio principale è la prestazione per centimetro di spessore, la più alta tra gli isolanti comuni. Il rovescio della medaglia riguarda gli agenti espandenti usati per produrre la schiuma — un tema centrale, ripreso in dettaglio nella tavola 12 sulla sostenibilità.

Vetro cellulare

Pannelli ottenuti fondendo vetro riciclato e schiumandolo con carbonio a circa 1000 °C, ottenendo una struttura a celle chiuse interamente vetrosa — l’unico isolante di questa lezione fatto interamente di un materiale minerale non fibroso.

Grandezza	Valore indicativo
λ	0,036 – 0,050 W/(m·K)
ρ	100 – 165 kg/m³
μ	praticamente infinito (impermeabile al vapore e all’acqua)
Reazione al fuoco	Classe A1 (il rivestimento bituminoso esterno, se presente, può essere classe E)
Resistenza a compressione	500 – 1600 kPa

È l’unico isolante di questa lezione insensibile contemporaneamente ad acqua, fuoco, roditori e insetti: per questo è la scelta tipica sotto le fondazioni e nelle coperture piane rovesce ad alto carico, dove serve una prestazione che resti costante per l’intera vita dell’edificio.

Vetro granulare

Stessa materia prima del vetro cellulare (vetro riciclato schiumato), ma in forma sciolta e granulare anziché in pannelli — usato come riempimento portante e drenante, non come “parete” isolante nel senso tradizionale.

Grandezza	Valore indicativo
λ	0,078 – 0,083 W/(m·K) in opera compattato (nettamente peggiore del vetro cellulare in pannelli, per i vuoti d’aria tra un granulo e l’altro)
ρ	110 – 220 kg/m³
Resistenza a compressione	≥ 600 – 800 kPa
Reazione al fuoco	Classe A1

Con una porosità del 30-35% circa, è drenante oltre che portante: si usa come riempimento sotto le platee di fondazione, in sostituzione della ghiaia o dell’argilla espansa. Qui la prestazione termica è secondaria rispetto alla capacità portante e drenante — lo stesso tipo di scambio già visto in tavola 13 di I1 tra prestazione termica e resistenza meccanica.

Tabella di sintesi comparativa

I sei materiali della lezione, messi a confronto sui cinque criteri di I1:

Materiale	λ [W/(m·K)]	ρ [kg/m³]	μ	Fuoco
Fibra di legno	0,038 – 0,052	40 – 270	≈ 5	E
Lana di roccia	≈ 0,035	30 – 150	≈ 1	A1
EPS	0,030 – 0,038	15 – 35	20 – 50	E
XPS	0,028 – 0,041	25 – 65	80 – 300	E
PUR/PIR	≈ 0,026	30 – 45	60 – 100	E (PIR: variabile)
Vetro cellulare	0,036 – 0,050	100 – 165	∞	A1

Uno sguardo d’insieme conferma il punto della tavola 01: chi vince su λ (PUR) non vince su reazione al fuoco (E); chi vince su fuoco e durabilità (lana di roccia, vetro cellulare) non ha il λ più basso; chi è più economico e diffuso (EPS) non è il più performante su nessuno dei cinque criteri, ma su nessuno è neppure il peggiore.

Il problema della sostenibilità: il carbonio incorporato

Oltre ai cinque criteri tecnici, la scelta di un isolante ha un costo ambientale che si misura sull’intero ciclo di vita del prodotto — dall’estrazione delle materie prime alla produzione, fino allo smaltimento: il carbonio incorporato (embodied carbon).

Una tendenza generale, riportata da analisi comparative del settore (basate su dati di dichiarazioni ambientali di prodotto, EPD): la cellulosa soffiata e le fibre naturali tendono ad avere il carbonio incorporato più basso; la lana di roccia si colloca su livelli paragonabili a poliisocianurato ed EPS, generalmente “abbastanza buoni”; l’XPS emerge come un caso anomalo, con un carbonio incorporato indicativamente 15-20 volte più alto degli altri isolanti comuni, dovuto principalmente agli agenti espandenti impiegati (tavola 12) — le versioni più recenti a bassa emissione migliorano la situazione, ma restano tipicamente circa il doppio rispetto alle alternative non-XPS.

Questa gerarchia non è univoca: dipende dalla fonte, dal metodo di analisi del ciclo di vita (LCA) usato e dai confini del confronto (solo produzione? anche fine vita e smaltimento?). Va quindi presa come tendenza generale, non come classifica definitiva e universalmente valida.

Il problema della sostenibilità: gli agenti espandenti

Le schiume polimeriche (PUR/PIR, e in parte XPS) si producono facendo espandere il polimero con un agente espandente (blowing agent), che resta poi intrappolato nelle celle chiuse del materiale e ne influenza la conducibilità. La storia di questi agenti è anche una storia normativa: dai CFC (anni ’80, alto potenziale di riduzione dell’ozono, ODP, poi banditi), agli HCFC (ODP ridotto ma ancora presente), agli HFC (ODP nullo ma alto potenziale di riscaldamento globale, GWP) — oggi il Regolamento UE sui gas fluorurati (F-gas) spinge la produzione verso pentano, CO₂ e HFO, ad ODP e GWP molto più bassi.

Fibra di legno, lana di roccia e vetro cellulare non impiegano affatto agenti espandenti chimici: un vantaggio strutturale, indipendente dalla generazione tecnologica del prodotto specifico — a differenza di PUR/PIR e XPS, il cui profilo ambientale cambia nel tempo insieme alla normativa sugli agenti espandenti.

Il quadro complessivo, quindi, non ha un “vincitore” assoluto: le fibre naturali e minerali offrono il miglior profilo di carbonio incorporato ma prestazioni termiche per centimetro inferiori; le schiume polimeriche offrono la massima prestazione per centimetro ma un’origine fossile e — storicamente — agenti espandenti a impatto ambientale non trascurabile; i materiali minerali (lana di roccia, vetro cellulare) offrono la miglior durabilità e sicurezza al fuoco. Scegliere un isolante è sempre bilanciare questi tre assi insieme ai cinque criteri tecnici delle tavole precedenti.

Autovalutazione

Quattro problemi per verificare la comprensione degli argomenti della lezione.

Problema 1

Perché la lana di roccia raggiunge la classe di reazione al fuoco A1, mentre l’EPS resta in classe E, pur essendo entrambi isolanti termici efficaci?

Problema 2

Perché l’XPS è preferito all’EPS per l’isolamento contro terra (vespai, murature interrate)? Motivare facendo riferimento al processo produttivo dei due materiali.

Problema 3

Il vetro granulare ha una conducibilità termica peggiore del vetro cellulare in pannelli. Perché, nonostante questo, si usa comunque sotto le fondazioni?

Problema 4

Spiegare, con un esempio concreto tratto dalla lezione, cosa si intende per “problema della sostenibilità” degli isolanti, citando almeno due criteri in tensione tra loro (per esempio: prestazione termica per centimetro vs. carbonio incorporato).

Riepilogo dei concetti chiave

I cinque criteri di I1 (λ, ρ, μ, reazione al fuoco, resistenza a compressione) permettono di confrontare materiali isolanti molto diversi tra loro con lo stesso metro di giudizio
La fibra di legno (λ≈0,038-0,052, classe E) offre buona inerzia termica e traspirabilità (μ≈5), ma è combustibile
La lana di roccia (λ≈0,035, classe A1) è il riferimento per sicurezza al fuoco ed è altamente traspirante (μ≈1)
EPS e XPS, stesso polimero ma processi produttivi diversi (grani fusi vs estrusione continua): l’XPS ha celle chiuse omogenee, assorbe meno acqua ed è preferito contro terra; entrambi restano in classe E
Il poliuretano (PUR/PIR) ha la conducibilità più bassa tra gli isolanti comuni (λ≈0,026), al prezzo di un’origine fossile e, storicamente, di agenti espandenti a impatto ambientale non trascurabile
Il vetro cellulare (λ≈0,036-0,050, classe A1, μ=∞) è insensibile ad acqua, fuoco e parassiti; il vetro granulare, stessa materia prima in forma sciolta, si usa come riempimento portante e drenante sotto le fondazioni
Il problema della sostenibilità è un vero trade-off, non una classifica: fibre naturali/minerali per il miglior profilo di carbonio incorporato, schiume polimeriche per la massima prestazione per centimetro, materiali minerali per durabilità e sicurezza al fuoco — nessun materiale vince su tutti gli assi