Il legno, materiale millenario, continua a dimostrare la sua versatilità e le sue eccellenti proprietà nel campo delle costruzioni moderne. Tra le sue numerose caratteristiche, la capacità di isolamento riveste un ruolo di primaria importanza, non solo per l'efficienza termica ma anche per la sua natura intrinseca di isolante elettrico. Nel contesto delle costruzioni, e in particolare con l'uso del legno lamellare, queste proprietà assumono un valore ancora maggiore.
Il legno lamellare è un materiale da costruzione prefabbricato, la cui materia prima è il legno naturale tagliato in lamelle di limitata larghezza e lunghezza, sovrapposte e legate tra loro mediante collanti ad alta resistenza, dando origine a elementi di forma e dimensione prestabilita. Questo materiale composito si produce con diverse assi di legno, dette lamelle, che vengono posizionate con venatura contrapposta così da garantire una maggior uniformità nella resistenza della trave e ricomposte tramite incollaggio a caldo e sotto pressione. Il legno lamellare nasce dall’esigenza di superare i limiti del legno massiccio sia per dimensioni in lunghezza, sia per sezioni, ma soprattutto per concezione strutturale. I vantaggi del legno lamellare sono molteplici, sia dal punto di vista tecnico, sia da quello ecologico e strutturale, inclusa la sua capacità isolante molto alta.
Comprendere la Conducibilità Elettrica: Conduttori e Isolanti
Per conduttore elettrico si intende un materiale capace di far scorrere al suo interno energia elettrica per mezzo di elettroni liberi o specie ioniche con carica positiva e negativa in grado di trasportare corrente. Proprio la differenza di struttura e le diverse caratteristiche alla base della conduzione permette di distinguere materiali conduttori da destinare ad usi elettrici da quelli isolanti, stabilendo i principi che ne regolano il funzionamento.
I materiali conduttori si distinguono per la loro capacità di condurre la corrente elettrica, che li differenzia da quelli isolanti che, al contrario, ne impediscono il passaggio. Alla prima categoria appartengono i metalli (rame, argento, ferro, piombo e zinco), a cui viene applicata una specifica tensione elettrica che genera un passaggio di corrente grazie al fatto che gli atomi presenti al loro interno, non essendo strettamente legati al nucleo degli atomi, si possono muovere liberamente. Della seconda categoria, quella degli isolanti, fanno parte invece materiali quali plastica, vetro, gomma e legno, nei quali gli elettroni, legati agli atomi, non si spostano e pertanto non consentono alle cariche elettriche di liberarsi.
Una ulteriore distinzione può essere determinata dalla differenziazione dei materiali conduttori in semi conduttori e superconduttori. Tra i primi troviamo il silicio, il germanio e l’arseniuro di gallio, che hanno proprietà intermedie tra le categorie dei conduttori di elettricità e quelle degli isolanti e compongono la maggior parte dei circuiti integrati e dispositivi di tipo elettrico. I superconduttori, invece, sono i conduttori per eccellenza in quanto a basse temperature garantiscono una resistenza minima alla corrente elettrica.
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Il Legno e il Legno Lamellare come Isolanti Elettrici
Il legno, dunque, si può classificare tra i materiali isolanti e non tra i conduttori di elettricità. Per capire se il legno è un conduttore di elettricità è sufficiente individuarne le principali caratteristiche, non soltanto fisiche ma anche quelle meccaniche e tecnologiche. Come materiale isolante, nel legno gli elettroni, essendo strettamente legati agli atomi, non si spostano liberamente e pertanto non consentono alle cariche elettriche di liberarsi. Sebbene non tutti i materiali isolanti siano efficaci allo stesso modo (ad esempio, la porcellana isola in modo più efficace del legno), il legno è ampiamente riconosciuto come un eccellente isolante, un aspetto fondamentale per la sicurezza e l'efficienza degli edifici.
Materiali dielettrici - parte 1 (Davide Contini)
Fattori che Influenzano la Conducibilità del Legno
La capacità del legno di isolare l'elettricità può essere influenzata da diversi fattori, tra cui l'umidità e la temperatura.
- Umidità: L'umidità è un fattore critico. L’azione diretta dell’acqua piovana sulla superficie esposta porta ad un assorbimento dell’acqua nella zona della sezione immediatamente sottostante alla superficie, in genere limitata a pochi millimetri di profondità. Ne consegue un elevato gradiente di umidità. Il contenuto di acqua può facilmente superare il limite del 20% all’interno della sezione, e un legno umido ha una maggiore conducibilità, sia termica che, indirettamente, elettrica, poiché l'acqua stessa è un conduttore. Questo rende la gestione dell'umidità fondamentale per mantenere le proprietà isolanti del legno.
- Temperatura: Anche la temperatura influenza le proprietà di isolamento. Generalmente, un aumento della temperatura può comportare una leggera diminuzione della resistenza elettrica, rendendo il materiale meno isolante.
- Massa, struttura e specie del legno: Il legno è un materiale naturalmente isolante, grazie alla sua struttura cellulare che intrappola l'aria. Questa caratteristica intrinseca lo rende un eccellente isolante, sia termico che elettrico. Le diverse specie di legno e la loro densità o porosità possono avere un'influenza sulle loro specifiche proprietà isolanti.
Il Ruolo del Legno Lamellare nell'Isolamento Termico
Sebbene il focus principale sia sulla conducibilità elettrica, è importante sottolineare che il legno e il legno lamellare sono ampiamente riconosciuti per le loro eccezionali proprietà di isolamento termico, che contribuiscono al comfort abitativo e al risparmio energetico negli edifici.
La trasmittanza termica è una grandezza fisica (unità di misura = W/m2K) che ci consente di quantificare l’isolamento termico offerto da una parete o da un serramento/infisso. Misurando la quantità di calore dispersa attraverso la superficie della parete stessa se ne ottiene il valore che descrive il materiale in termini di efficienza energetica e capacità di isolamento termico. A un valore di trasmittanza termica basso corrisponde la buona capacità della parete di trattenere il calore o l’aria fresca all’interno dell’edificio. Il legno è un materiale che migliora il comfort e il nostro benessere abitativo, poiché possiede un basso valore di trasmittanza termica.
Il legno ha un’ottima capacità di isolamento, infatti il suo coefficiente di conducibilità termica, a parità di spessore, è un terzo di quello del laterizio ed un decimo di quello del calcestruzzo. Il legno ha ottime proprietà isolanti. Grazie al basso valore di conducibilità termica (=0,13) isola 10 volte di più rispetto al calcestruzzo (=1,6). Vale a dire che per raggiungere l'isolamento termico di una parete in legno di 10 cm è necessaria una parete in calcestruzzo di oltre un metro di spessore.
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Confronto sulla Conducibilità Termica di Materiali da Costruzione Comuni
La tabella seguente illustra la conducibilità termica comparativa di alcuni materiali edili, evidenziando le prestazioni superiori del legno come isolante.
| Materiale | Coefficiente di Conducibilità Termica (W/mK) | Spessore equivalente per isolamento (cm) |
|---|---|---|
| Legno | 0.13 | 10 |
| Laterizio | ~0.39 | ~30 |
| Calcestruzzo | 1.6 | 100+ |
Benefici Complessivi del Legno Lamellare come Materiale Isolante
L'utilizzo del legno lamellare come materiale isolante, sia termico che elettrico, porta a numerosi vantaggi nelle costruzioni moderne:
- Comfort abitativo: Un'abitazione con bassa trasmittanza termica offre un ambiente interno più stabile, mantenendo temperature confortevoli durante tutto l'anno.
- Risparmio energetico: Investire in materiali con una bassa trasmittanza termica riduce i costi energetici, sfruttando al meglio l'energia disponibile e minimizzando gli sprechi.
- Sostenibilità: Le case in legno sono spesso associate a pratiche ecologiche. Utilizzare legno con buona trasmittanza termica contribuisce a un minor consumo di risorse energetiche. Il legno è l’unico materiale da costruzione che proviene da risorse rinnovabili, quindi a basso impatto ambientale. Durante la crescita gli alberi trasformano CO2 e acqua producendo ossigeno. Utilizzare il legno come materiale per l’edilizia, vuol dire stoccare, negli elementi prodotti, tutta la CO2 utilizzata dagli alberi.
- Sicurezza elettrica: La natura isolante del legno contribuisce a una maggiore sicurezza elettrica all'interno degli edifici.
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