La ricerca e lo sviluppo tecnologico in campo vetrario hanno permesso di raggiungere livelli di isolamento elevatissimi, abbassando la Trasmittanza Termica a valori attorno ad 1 W/m2°K.

4: Le vetrate isolanti  "evolute"
Gli infissi
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        Questo è possibile operando sulle componenti radiative e convettive della vetrata isolante, mediante particolari vetri dotati di depositi metallici selettivi e sostituendo l'aria disidratata, contenuta all'interno dell'intercapedine, con gas maggiormente isolanti (Argon, Kripton). I depositi metallici selettivi operano sulla radiazione puramente termica, riflettendo all'interno del locale il calore emesso dall'ambiente medesimo.
        L'elevata riflessione riduce al minimo l'assorbimento e quindi la riemissione del calore: per questo motivo le vetrate così trattate vengono definite a "bassa emissività" o anche a "isolamento termico rinforzato".
        Possiamo, in definitiva, distinguere i seguenti tipi di vetrate:
        - Vetrocamera: i classici "doppi vetri", già descritti nella pagina "Le vetrate isolanti".
        - Vetri basso-emissivi, per il risparmio energetico. Sono stati messi in commercio in conformità con la Normativa EN 673 e sono in grado di trattenere fino al 90% del calore di un locale, evitando così la dispersione energetica.
        Un rivestimento basso emissivo è costituito da uno strato molto sottile, quasi invisibile, di metallo o strato di ossido di metallo depositato direttamente su una o più lastre di vetro. Il rivestimento basso emissivo riduce la radiazione infrarossa da una lastra di vetro calda ad una fredda, diminuendo notevolmente la trasmittanza termica centrale del vetro e aumentando il risparmio energetico e comfort termico negli ambienti.
        Sono stati progettati diversi tipi di rivestimenti basso emissivi per diversi livelli di guadagno solare. Essi possono diminuire anche la trasmittanza di luce visibile, a meno di utilizzare vetri spettralmente selettivi (questi ultimi sono progettati otticamente per riflettere lunghezze d’onda particolari della luce, facendone passare delle altre. Comunemente, questi rivestimenti riflettono l’infrarosso (il calore). Essi contribuiscono a creare una finestra con una bassa trasmittanza termica e basso SHGC, ma un alto coefficiente di trasmissione di luce visibile (VT).
        Per isolare la casa dal calore estivo (nei climi caldi, per le esposizioni sud, est, ovest e per finestre non schermate), il rivestimento basso emissivo (Low-E) dovrebbe essere applicato sulla lastra esterna del vetro isolante. Se invece il vetro è progettato per isolare termicamente in inverno (tipico dei climi freddi), il rivestimento Low-E deve essere applicato sulla lastra interna del vetro. Anche se i rivestimenti basso emissivi vengono applicati durante la produzione dei vetri, esistono in commercio dei film basso emissivi da poter applicare su infissi esistenti.
        - Vetri fonoassorbenti, per l’isolamento acustico. Si tratta di vetri ad alto potere isolante dal punto di vista acustico. Sono ottenuti da vetri elastici, accoppiati e rivestiti con speciali pellicole insonorizzanti. I vetri fonoassorbenti sono indicati nelle zone molto trafficate e affacciate sulle strade di città.
        - Vetri che assorbono calore. Contengono delle speciali tinte, che cambiano il colore del vetro. Il vetro colorato assorbe una grande frazione della radiazione solare che attraversa una finestra. Questo riduce il coefficiente di guadagno di luce solare (SHGC), la trasmittanza visibile (VT) e l’abbagliamento. Un pò di calore, tuttavia, continua ad attraversare i vetri oscurati per conduzione e reirraggiamento, per cui non viene modificata la trasmittanza termica del vetro. Per diminuire la trasmissione di calore attraverso il vetro, possono essere applicati, internamente, ulteriori strati di vetro o rivestimenti spettralmente selettivi.
       - Vetri riflettenti. I rivestimenti riflettenti sono costituiti generalmente da sottili strati metallici. Disponibili in diversi colori, tra cui oro, bronzo e argento. Il rivestimento riflettente riduce la trasmissione di radiazione solare entrante e in proporzione blocca più luce visibile che calore. Pertanto esso riduce sia la trasmittanza visibile (VT) che il valore di guadagno di calore solare (SHGC).
        I vetri riflettenti sono comunemente utilizzati nei climi caldi, dove occorre un forte controllo sugli apporti termici dovuti alla radiazione solare. Tuttavia, la ridotta richiesta di energia per raffrescamento dovuta all’utilizzo di questi vetri, tende ad essere compensata dall’aumento di energia elettrica per l’illuminazione artificiale. I vetri riflettenti vengono quindi utilizzati solo per situazioni particolari.
       - Vetri blindati. Quando le dimensioni delle finestre superano i 150 cm di larghezza, è più alto il rischio di effrazioni. Per ovviare a questo rischio si può ricorrere a vetri di sicurezza, che possono essere accoppiati o temperati. I vetri accoppiati sono costituiti da due lastre incollate tra loro tramite una pellicola resistente allo strappo, che tiene legati i frammenti in vetro in caso di rottura. I vetri temperati sono molto resistenti agli urti: in caso di rottura si disgregano in piccoli frammenti smussati e non taglienti.
Il comfort ambientale
        Utilizzando vetrate isolanti con valori di trasmittanza particolarmente bassi si ottengono innanzitutto dei notevoli risparmi economici sulla gestione dell'impianto di riscaldamento e, inoltre, due ulteriori benefici in termini di comfort ambientale: l'eliminazione della "parete fredda" e la riduzione del fenomeno della condensa.
L'eliminazione della parete fredda
        In inverno ad esempio, quando la temperatura esterna scende a 0°, la temperatura di un comune vetro da finestra di 3 mm di spessore, misurata sulla faccia interna dell'ambiente, sarà di 5°C.
        L'utilizzo di vetrate isolanti con trasmittanza termica U=1,5 W/m2°K permette di ottenere, nelle medesime condizioni, una temperatura superficiale, sul vetro interno all'abitazione, di 16°C (simile a quella della parete in muratura).
        Lateralmente, riportiamo il grafico prestazionale della vetrata Climalit della Saint Gobain.
La riduzione del fenomeno della condensa
La condensa può interessare tre parti della vetrata isolante:

  • le superfici dei vetri interni al vetrocamera
  • la superficie del vetro interno all'edificio
  • la superficie del vetro esterno all'edificio
        La comparsa di tracce di umidità all'interno dell'intercapedine della vetrata isolante (solitamente di forma circolare al centro della lastra), evidenzia un difetto iniziale del prodotto oppure che esso è giunto al termine della sua durata. Con il passare del tempo queste tracce diventano sempre più evidenti, interessando prima tutta la superficie del vetro e provocandone, successivamente, l'ossidazione. Il vetrocamera, in queste condizioni, non è più in grado di permettere la visione dell'ambiente esterno e di assicurarare la funzione di isolamento termico.
        La condensa sulla superficie del vetro interno all'abitazione è un fenomeno naturale che avviene ogni qualvolta la temperatura di tale faccia interna scende sino alla cosiddetta "temperatura di rugiada", che, a sua volta, dipende dalla temperatura e dall'umidità relativa dell'aria ambiente.

        La tabella qui a lato riportata, evidenzia come, tanto maggiore risulta la percentuale dell'umidità relativa dell'aria (U.R.), tanto più elevata dovrà essere la temperatura superficiale del vetro affinché non si verifichi il fenomeno di condensazione (ad esempio con il 90% di U.R. la temperatura del vetro dovrà essere superiore a 18,3°C).
Umidità Relativa
UR
Temperatura di rugiada
corrispondente
Valore della temperatura di rugiada a 20°
        L'umidità relativa può assumere valori elevati, ove manchi un rinnovo costante dell'aria, anche qualora i locali siano privi di sorgenti di vapore (pentole d'acqua calda, biancheria stesa ad asciugare, ecc).
        La comparsa di condensa può essere limitata utilizzando vetrate isolanti con una Trasmittanza Termica particolarmente bassa, creando correnti convettive sulla superficie del vetro affinché l'umidità venga asportata e, soprattutto, cercando di limitare la sua concentrazione (arieggiando i locali o aspirando quella particolarmente intensa creata nei bagni e nei locali cucina).

        La formazione di condensa sulla superficie del vetro esterno all'edificio, è un fenomeno assai raro, che si può osservare talvolta la notte o alle prime luci dell'alba, quando il cielo è sereno e in assenza di vento, sulle vetrate isolanti con una Trasmissione Termica particolarmente performante. Questo fenomeno, quindi, deve essere considerato come una prova dell'ottimo isolamento termico del prodotto.
Vetrata isolante tradizionale
Vetrata isolante  "evoluta"
Esterno
Esterno
Flusso
termico
Flusso
termico
* Valore variabile in relazione
al tipo di prodotto
*
La flessione del vetrocamera
        Le variazioni della temperatura dell'aria, della pressione barometrica dell'atmosfera e l'altitudine fanno contrarre o espandere l'aria e/o il gas contenuto nell'intercapedine con conseguenti flessioni delle lastre di vetro che di conseguenza generano immagini distorte.
        La portata di questi fenomeni (norma UNI 10593/1 punto B2), che non possono essere eliminati e variano nel tempo, dipendono in parte dalla resistenza alla flessione e dalla dimensione delle lastre di vetro ed anche dalla larghezza dell'intercapedine. Dimensioni piccole, vetri spessi e/o intercapedini piccole riducono il fenomeno in maniera significativa.
Colori interferenziali
        Quando le superfici delle lastre di vetro sono parallele in modo quasi perfetto e lo loro qualità è alta, il vetro isolante evidenzia colori di interferenza (frange di Brewster).

        Queste consistono in righe di colore variabile come conseguenza della scomposizione dello spettro della luce. Se la luce è il Sole, i colori variano dal rosso al blu. Questo fenomeno non è un difetto, ma una caratteristica del vetro isolante (norma UNI 10593/1 appendice B). Alcuni vetri trattati evidenziano, di per sè, una colorazione derivante dal tipo di prodotto: ad esempio, nel vetro temprato si hanno macchie di tempra.
Caratteristiche aggiuntive delle vetrature
Profili decorativi interni
        Durante la produzione possono essere inseriti, all'interno dell'intercapedine, differenti materiali (alluminio anodizzato, ottone, legno, PVC) per realizzare particolari profili decorativi detti "inglesine".
        I profili decorativi interni, in particolar modo se costruiti con materiali metallici, peggiorano la Trasmittanza Termica della vetrata isolante.
Vetri particolari
        Nelle vetrate isolanti possono essere utilizzati, purché vengano rispettati i principi costruttivi del prodotto, vetri particolari quali ad esempio:

  • Con motivi incisi, purché il vetro utilizzato sia di spessore adeguato e l'incisione sia applicata, per mantenere l'efficacia della prima sigillatura, all'esterno;
  • Decorati all' acido, purché, a contatto con la prima sigillatura, sia posta la parte non trattata.

Tendine parasole
        Durante la fabbricazione possono essere inserite, nell'intercapedine del vetrocamera (a doppio oppure triplo vetro) e secondo le specifiche previste nel capitolato del produttore, tende parasole di diversa natura certificate secondo la norma UNI 10593/2.
        I comandi per il sollevamento, l'abbassamento e l'orientamento possono essere del tipo manuale o motorizzato (ispezionabili dall'esterno), le lamelle possono essere chiare o colorate, le fettucce di sollevamento con i rispettivi cavi d'orientamento, in materiale antiusura.

        Lo spessore dell'intercalare nonché le dimensioni minime e massime del pannello sono in funzione della tendina utilizzata.
        Nella costruzione di queste particolari vetrate isolanti è necessario ben valutare le caratteristiche dei vetri e delle tendine utilizzati al fine di evitare possibili rotture per shock termico e/o valori di Trasmittanza Termica differenti dal previsto.
        Normalmente, per la realizzazione delle inglesine, viene impiegato un profilo d'alluminio dello stesso fornitore utilizzato per la costruzione dell'intercalare. E' possibile costruire le inglesine con profili o materiali differenti, purché dotati di relativa certificazione secondo la norma UNI 10593/2.
Caratteristiche e materiali degli infissi     -     Finestre     -     Vetrate isolanti     -     Vetrate isolanti "evolute"     -     Persiane     -     Porte
fonte: Saint Gobain Vetro
Vetrate autopulenti
        Il vetro autopulente è ideale per qualsiasi applicazione esterna, in particolare per superfici ampie come verande, lucernari o luoghi difficili da raggiungere per le operazioni di pulizia. Con la sua continua azione autopulente, il vetro dona sempre una nitida visuale e rimane pulito più a lungo. Necessita di poca manutenzione e può essere combinato con altri tipi di vetro per offrire altre prestazioni come sicurezza, controllo solare o isolamento termico.
        Un microscopico strato (circa 50 nm) di biossido di titanio, applicato sulla superficie esterna di un normale vetro piano, direttamente o sotto forma di una pellicola adesiva, produce l'effetto autopulente attraverso due meccanismi:
  • L’effetto fotocatalitico, in cui i raggi ultravioletti del sole catalizzano la decomposizione delle molecole di sporco sulla superficie della finestra;
  • L'idrofilicità che, attraendo acqua sulla superficie del vetro, forma un sottile strato che lava via i residui dei composti organici disciolti. La pioggia si distende, senza formare gocce, sulla faccia esterna del vetro e lava via definitivamente i residui decomposti dai raggi ultravioletti del sole.

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