Il risparmio energetico passa anche per... le finestre

Secondo i dati riportati da EnergoClub (Onlus per la riconversione energetica), il fabbisogno energetico complessivo degli edifici in Italia si attesta, al momento, su una media di 300 kiloWattora per metro quadro all’anno, di cui il 78% è dedicato al riscaldamento dei locali. Se sono presenti poi anche sistemi di raffreddamento per l’estate, si deve aggiungere un 25% di consumi. È dunque evidente che l’adozione di uno stile di vita volto al risparmio di energia deve necessariamente passare per i sistemi di climatizzazione. Ciò che riduce notevolmente l’efficienza di tali impianti è in realtà la dispersione attraverso le pareti stesse dell’edificio e, ancor di più, tramite finestre e vetrate. A tal proposito si è sviluppato tutto un settore della bioedilizia volto a ricercare soluzioni sempre migliori e tecnologicamente avanzate per aumentare l’isolamento termico degli infissi, senza far venir meno il comfort. Prima di vedere quali siano le scelte possibili, è il caso di fornire qualche spiegazione tecnica e, in particolare, introdurre alcuni coefficienti tramite i quali le proprietà isolanti sono solitamente definite. Il calore viene trasferito attraverso il vetro da una zona a più alta temperatura ad una più fredda, e quindi dall’interno verso l’esterno (e viceversa), in due modi: per conduzione (ossia per contatto diretto) e per irraggiamento (vale a dire per emissione di onde elettromagnetiche). In che quantità? Ci riferiamo ai seguenti quattro coefficienti. La trasmittanza termica (indicata con i simboli U o TT) rappresenta la quantità di calore che attraversa 1m2 di vetro quando tra i due ambienti c’è una differenza di temperatura pari ad 1 grado centigrado. Essa si misura in W/m2K (dove K sta per Kelvin; si ricordi a tal proposito che un grado C è uguale ad un grado K, però si ha uno spostamento nella scala, ossia lo zero nella scala centigrada corrisponde a 273 gradi kelvin). Il fattore solare (FS o g) fornisce il valore percentuale della quantità di radiazione solare, incidente sulla lastra, che passa attraverso essa. La trasmissione luminosa (TL) indica la capacità del vetro di far passare la radiazione luminosa (in pratica è il rapporto tra il flusso luminoso trasmesso ed il flusso luminoso incidente). Infine, l’indice di selettività (IS) è il rapporto tra la trasmissione luminosa e il fattore solare; ne segue che hanno elevato IS i materiali caratterizzati da alta trasparenza alla luce visibile e bassa propensione alla trasmissione del calore. La finestra ideale avrà quindi valori molto alti di TL (70-8%) e di IS, mentre bassi U (tra 1 e 2 W/m2K) e g (circa 40). Facciamo ora una carrellata delle soluzioni ormai affermate per realizzare finestre e vetrate termicamente isolanti. I vetri singoli e sottili sono assolutamente sconsigliati e ormai tutti sostituiti da vetrocamere. Esse sono infissi costituiti da due (o anche tre) lastre di vetro, separate da intercapedine riempita d’aria. La presenza di questo doppio sbarramento e di una camera d’aria nel mezzo limita molto il passaggio di calore (dall’interno verso l’esterno in inverno e in direzione contraria d’estate). In realtà anche l’aria permette un flusso termico (per conduzione e convezione), pertanto per migliorare la capacità isolante della struttura occorre fare il vuoto (vetrocamere evacuate). In tal caso, però, la differenza di pressione tra l’esterno e l’interno dell’intercapedine provoca tensioni sulle lastre di vetro, di conseguenza esse devono essere tenute in posizione da piccolissimi cilindretti distanziatori (diametro della sezione compreso tra 0,25 e 0.5 mm). Essi sono realizzati in composti ceramici, acciaio o leghe a base di nickel e disposti a distanza reciproca di circa 20mm, a formare una maglia quadrata. Questi spaziatori però a loro volta creano ponti termici tra i due vetri e, inoltre, riducono il passaggio di luce attraverso la finestra. Una scelta che si colloca nel mezzo è quella in cui l’intercapedine è riempita di altri gas, invece che d’aria, in particolare gas nobili come l’argon e il kripton. Essi, più pesanti dell’aria (ossia contenenti un numero maggiore di protoni nei nuclei), rallentano notevolmente la trasmissione del calore da una lastra all’altra. Le vetrocamere hanno solitamente una struttura del tipo 4-9-4, cioè 4mm di spessore per i due vetri e 9mm di intercapedine. Diffuse sono anche soluzioni del tipo 4-12-4. Si possono avere spessori ancora maggiori (tanto dei vetri quanto dell’intercapedine), a fronte di un aumento di prezzo, che permettono di limitare ulteriormente la trasmissione di calore. L’infisso a vetro doppio costituisce anche un moderato isolante acustico e permette l’inserimento nella camera d’aria di una pellicola antisfondamento, in grado di trattenere il vetro se frantumato, impedendogli di andare a terra in mille pezzi. I vetri comuni (chiamati di tipo “float”) rappresentano il 90% della produzione mondiale del vetro, ma senza dubbio non sono i migliori per garantirsi basse dispersioni (anche se in soluzioni a doppia o tripla lastra). Esistono due tipologie di vetri molto più isolanti di quelli normali, che sono realizzati stendendo sulla loro superficie strati sottili (di spessore dell’ordine del micrometro) di un opportuno materiale: si tratta dei vetri selettivi e di quelli basso-emissivi. I vetri selettivi sono trasparenti al passaggio della componente visibile della luce solare, mentre riflettono gran parte delle radiazioni infrarosse (soprattutto quelle a lunghezza d’onda minore), che sono spesso chiamate raggi termici appunto perché responsabili della trasmissione di calore. In tal modo si evita che gli ambienti interni si riscaldino troppo a causa del sole battente, ma non si limita l’illuminazione naturale. Altrettanto necessario, per l’inverno, è l’arresto della dispersione di calore dall’interno verso l’esterno attraverso le finestre. Sono stati ideati all’uopo i vetri basso-emissivi, i quali a loro volta permettono la trasmissione della componente visibile della radiazione solare dall’esterno, mentre impediscono che il calore (cioè sempre le radiazioni infrarosse, in questo caso soprattutto quelle a lunghezze d’onda maggiori) passi dalle stanze verso l’esterno. In pratica, la differenza essenziale sta nel lato in cui si trova il rivestimento, ma eventualmente anche nella composizione e nella tecnica con cui viene realizzato. Spesso però le due tipologie di vetri sono accomunati sotto il nome di basso-emissivi. Il rivestimento è rappresentato da uno strato di ossidi metallici, di tipo magnetronico o pirolitico. Nel primo caso, il materiale isolante viene deposto sotto vuoto con un processo elettromagnetico. La superficie trattata non è molto resistente agli agenti atmosferici, quindi deve essere posta dalla parte interna. Il rivestimento magnetronico è quindi particolarmente adatto per realizzare vetri basso-emissivi. Nella seconda tipologia, la copertura avviene per pirolisi, ossia deposizione superficiale a caldo, direttamente durante la produzione della lastra, così che gli ossidi metallici vengono fusi e inglobati nel vetro. In questo caso la superficie trattata non risente degli agenti atmosferici, pertanto il rivestimento pirolitico viene adottato per i vetri selettivi. In ciascuno dei due casi il vetro non appare opaco, in quanto conserva valori elevati di trasmissione luminosa. Al limite esso può manifestare una leggera colorazione (verdognola), restando comunque abbastanza neutro. È evidente che la maggiore efficienza energetica (e conseguente risparmio in termini di riscaldamento o rinfrescamento dei locali) si ottiene tramite una combinazione di queste tecnologie. Ossia, realizzando una finestra a vetrocamera (con gas inerte o evacuata), composta di una lastra selettiva verso l’esterno e una basso-emissiva verso l’interno. La scelta poi della doppia intercapedine con triplo vetro (quello interno in genere più sottile) permette di ottenere risultati ancora migliori. Se le finestre di un tempo, con singolo vetro, presentavano un valore di trasmittanza termica compreso tra 4,5 e 5 W/m2K, con la vetrocamera si scende già a valori compresi tra 2,5 e 3. L’uso di doppio vetro con lastre selettive e basso-emissive porta la U fino a 1,1-1,7 W/m2K (g= 30-60%, TL=50-80%). Infine, una finestra (con infisso in plastica) a vetrocamera con doppia intercapedine e vetri basso-emissivi presenta valori inferiori all’unità per la U (g= 40-50%, TL=60-75%). Un prospetto di alcune tipologie di vetri e infissi con rispettivi valori dei coefficienti di interesse si può trovare, per esempio, a questo link. Ovviamente all’incremento dell’efficienza energetica della finestra corrisponde un aumento dei prezzi, ma cresce anche il risparmio, il quale permette un rientro della spesa in tempi non eccessivi. Si pensi che i vetri basso-emissivi permettono un risparmio fino al 70% rispetto a quelli normali. Per chi poi volesse osare di più, sono oramai in commercio (anche se non molto diffusi) i vetri fotovoltaici, vale a dire lastre che sono in grado di catturare la radiazione solare per produrre energia, come un pannello fotovoltaico. Per ottenere tale risultato si usa un gel contenente silicio amorfo, il quale può essere applicato superficialmente sulla singola lastra, oppure inserito nell’intercapedine di una vetrocamera. Nel primo caso la finestra fotovoltaica può produrre fino a 100 watt di energia elettrica per metro quadro, nel secondo si arriva ad una produzione di 300 watt per m2. Peraltro il costo è inferiore a quello di un pannello solare (ossia circa 2 euro contro 5 euro a watt). Ovviamente il gel è trasparente, altrimenti non potrebbe essere applicato per le vetrate, ma spesso la finestra è costituita da matrici di vetri di piccole dimensioni. Secondo Pythagoras Solar e EnergyGlass, due fra le aziende che producono tali finestre fotovoltaiche, l’investimento si ripaga in cinque anni, poiché le vetrate sono molto efficienti nella generazione di energia. Inoltre i costi di installazione sono ridotti, inferiori a quelli di montaggio per un pannello solare. Bisogna dire però che i moduli fotovoltaici, affinché possano raccogliere i raggi del sole, vengono normalmente posizionati con un’inclinazione di 30 gradi rispetto al piano orizzontale. Le finestre invece sono normalmente a 90 gradi (verticali), quindi evidentemente potranno generare meno energia. Per il medesimo motivo esse saranno colpite dalla radiazione solare solo in alcune ore della giornata (a seconda dell’esposizione della facciata dell’edificio) e la stessa eventuale apertura delle finestre può portare il vetro fuori dalla traiettoria dei raggi. Resta comunque una tecnologia interessante e in via di sviluppo. Del resto varianti delle strutture qui descritte, associate con diversi tipi di cornici per le finestre e vetrate, sono continuamente presentate sul mercato e la ricerca si sta orientando sempre di più verso soluzioni integrate, ossia facciate progettate per essere isolanti ed efficienti nel complesso, con una combinazione di vetrate basso emissive, pannelli fotovoltaici, lamelle frangisole e così via.

Commenti

interessante ma come mai non viene pubblicizzato come si fa ad acquistare un modulo per i vetri di casa chi sono i rivenditori ..lascio la mia mail se qualcuno mi vuole dare indicazioni..ringrazio ..uadi09@alice.it

gianni, 05-09-2014 11:05

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