IT202100006347A1 - Elemento di costruzione in vetrocemento ad elevato isolamento termico. - Google Patents

Description

"Elemento di costruzione in vetrocemento ad elevato isolamento termico"

La presente invenzione si riferisce ad un elemento di costruzione in vetrocemento dotato di elevate caratteristiche di isolamento termico.

Come noto, le strutture edilizie in vetrocemento sono costituite da vetromattoni connessi fra loro mediante un legante, ad esempio malta cementizia. Per fornire alla struttura una maggiore resistenza, l'assemblaggio dei vetromattoni nella parete pu? essere realizzato anche con cemento armato.

Strutture in vetrocemento possono essere realizzate sia per chiudere porzioni aperte di una parete verticale in muratura, garantendo comunque un certo passaggio di luce, sia per costituire parte di una soletta di lucernario o di pavimento.

Ciascun vetromattone ? generalmente costituito da due semigusci in vetro, uniti fra loro in modo tale che il mattone presenti esternamente una coppia di superfici in vetro sostanzialmente piane e parallele fra loro, atte a permettere il passaggio della luce da un lato all'altro della parete in vetrocemento, con una intercapedine interna atta a consentire un certo grado di isolamento termico.

Il perimetro del mattone, di larghezza corrispondente allo spessore dei due semigusci, ? destinato a ricevere la malta cementizia per l'unione di pi? vetromattoni a formare la parete.

I vetromattoni hanno in generale forma quadrata o rettangolare, con dimensioni standardizzate in base alle normative previste per il settore delle costruzioni. Il loro spessore (inteso come distanza fra le due superfici in vetro destinate a trovarsi rispettivamente all'interno e all'esterno della parete) ? solitamente di 80 mm.

Nonostante la presenza dell'intercapedine d'aria compresa fra le due superfici esterne in vetro, il grado di isolamento termico garantito dai vetromattoni ? tuttavia considerato ormai insufficiente alla luce dei requisiti sempre pi? stringenti in materia di risparmio energetico, in particolare quando la struttura in vetrocemento ? destinata a costituire chiusura di una parete esterna di un edificio, con notevole differenza di temperatura fra l'interno dell'edificio e l'ambiente esterno.

Pi? specificamente, la trasmittanza termica (ossia la grandezza fisica che misura la potenza termica scambiata da un materiale o da un corpo per unit? di superficie e per unit? di differenza di temperatura) di un vetromattone con dimensioni standard di 190x190 mm e 80 mm di spessore ? tipicamente pari a circa 2,8 W/(m<2>K).

Naturalmente, pi? ? basso il valore della trasmittanza, maggiore ? il grado di isolamento termico fornito dal materiale o dall'elemento di costruzione.

Come noto, la trasmittanza termica aumenta al diminuire dello spessore dell'elemento o della struttura considerata e all'aumentare della conducibilit? termica del materiale di cui ? composto.

Per confronto, una moderna finestra a triplo vetro pu? avere un valore di trasmittanza termica pari a circa 0,9-1,0 W/(m<2>K).

L'insufficiente isolamento termico che i vetromattoni attualmente presentano dipende essenzialmente dal fatto che, nonostante la presenza dell'intercapedine interna, la porzione perimetrale di unione dei due semigusci funge da ponte termico per la conduzione del calore fra le due superfici in vetro e, quindi, fra i due lati della parete in vetrocemento.

Si ? anche pensato di realizzare pareti in vetrocemento accostando due vetromattoni nella direzione interno/esterno, raddoppiando cos? lo spessore della parete stessa e, di fatto, ottenendo una doppia intercapedine (una per ciascun vetromattone). In questo modo, si ? potuto ridurre la trasmittanza termica fino a circa 1,8 W/(m<2>K), ma ? ancora un valore troppo alto per gli standard ottimali, oggi richiesti.

Accostare due vetromattoni come sopra descritto, comporta inoltre problemi di impermeabilizzazione della struttura, sia rispetto all'acqua meteorica proveniente dall'esterno, sia rispetto all'acqua dell'impasto di malta cementizia utilizzata per l'unione dei vetromattoni che formano la parete. L'acqua, infatti, potrebbe penetrare fra le superfici in vetro adiacenti dei due vetromattoni accostati, con conseguenti problemi sia di natura estetica, sia di riduzione della trasparenza della parete.

Scopo generale della presente invenzione ? ovviare agli inconvenienti sopra menzionati fornendo un elemento di costruzione in vetrocemento per la realizzazione di pareti che uniscano insieme ottime propriet? di passaggio della luce e di isolamento termico, senza peraltro comportare problemi di infiltrazioni di acqua all'interno della parete.

In vista di tale scopo si ? pensato di realizzare, secondo l'invenzione, un elemento di costruzione in vetrocemento per la realizzazione di pareti in vetrocemento, caratterizzato dal fatto di essere formato da una coppia di vetromattoni disposti accostati fra loro con una prima superficie in vetro di ciascun vetromattone rivolta verso l'esterno dell'elemento di costruzione e una seconda superficie in vetro di ciascun vetromattone rivolta verso la seconda superficie in vetro dell'altro vetromattone, con una lastra in materiale trasparente e termoisolante interposta centralmente fra dette seconde superfici in vetro reciprocamente affacciate, fra dette prime superfici in vetro essendo individuata una superficie perimetrale dell'elemento di costruzione formata da rispettive superfici perimetrali dei due vetromattoni e dalla superficie perimetrale della lastra centrale in materiale trasparente e termoisolante, un nastro in materiale impermeabile all'acqua essendo avvolto lungo detta superficie perimetrale dell'elemento di costruzione per rivestire a tenuta almeno la superficie perimetrale della lastra centrale e parte della larghezza delle superfici perimetrali dei due vetromattoni.

Secondo l'invenzione, viene anche realizzata una parete in vetrocemento costruita con una pluralit? di tali elementi di costruzione.

Per rendere pi? chiara la spiegazione dei principi innovativi della presente invenzione e i suoi vantaggi rispetto alla tecnica nota si descriver? di seguito, con l'aiuto dei disegni allegati, una possibile realizzazione esemplificativa applicante tali principi. Nei disegni:

La Fig.1 rappresenta una vista prospettica dell'elemento di costruzione in vetrocemento secondo l'invenzione, in configurazione atta all'utilizzo.

La Fig.2 rappresenta una vista esplosa dell'elemento di costruzione di Fig.1.

La Fig.3 rappresenta una vista prospettica, parzialmente sezionata, dell'elemento di costruzione di Fig.1. La Fig.4 rappresenta una vista frontale dell'elemento di costruzione di Fig.1.

La Fig.5 rappresenta una vista dall'alto dell'elemento di costruzione di Fig.1.

Come si vede bene nelle Figure 1 e 2, l'elemento di costruzione 10 secondo l'invenzione ? strutturalmente formato da due vetromattoni 11, 12 disposti accostati fra loro nella direzione interno/esterno della parete in vetrocemento da realizzare (ossia con una superficie in vetro di uno dei due vetromattoni affacciata ad una delle due superfici in vetro dell'altro vetromattone), con una lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante interposta "a sandwich" fra dette due superfici in vetro reciprocamente affacciate.

Un nastro 14 in materiale impermeabile all'acqua ? predisposto per essere avvolto attorno al perimetro dell'elemento di costruzione 10 per mantenere unito l'insieme "a sandwich" e per sigillare la zona di interfaccia fra la lastra centrale 13 e i due vetromattoni 11, 12, come sar? meglio spiegato nel seguito.

Uno dei due vetromattoni 11, 12 che compongono l'elemento di costruzione 10 ? quindi destinato a formare uno dei due lati della parete in vetrocemento, ad esempio quello rivolto verso l'interno di un edificio, mentre l'altro dei due vetromattoni ? destinato a formare il lato opposto della parete, ad esempio quello rivolto verso l'ambiente esterno.

I vetromattoni utilizzati per la realizzazione dell'elemento di costruzione in vetrocemento 10 secondo l'invenzione possono vantaggiosamente essere scelti fra quelli con formato standardizzato, ad esempio quadrati con dimensioni frontali di 190x190 mm (o 240x240 mm) e spessore di 80 mm, oppure rettangolari con dimensioni frontali di 190x90 mm e spessore di 80 mm.

I due vetromattoni 11, 12 che compongono l'elemento di costruzione in vetrocemento 10 sono dimensionalmente identici fra loro, almeno per quanto riguarda le dimensioni frontali, mentre potrebbero anche essere differenti per quanto riguarda l'aspetto estetico, ad esempio la colorazione e/o la finitura superficiale del vetro in corrispondenza delle facce rivolte rispettivamente verso il lato esterno ed interno della parete in vetrocemento.

Come ? chiaramente visibile in Fig.2 e anche nella vista parzialmente sezionata di Fig.3, ciascuno dei due vetromattoni 11, 12 che compongono l'elemento di costruzione 10 ? comunque del tipo, comunemente utilizzato in edilizia, costituito da due semigusci in vetro 11', 11" (e rispettivamente 12', 12"), uniti fra loro lungo una rispettiva linea di giunzione 15, 16 in modo tale che ciascun mattone presenti una prima superficie in vetro 17' (e rispettivamente 18') destinata ad essere rivolta verso l'esterno dell'elemento di costruzione 10 (e, quindi, verso il rispettivo lato della parete in vetrocemento), ed una seconda superficie in vetro 17" (e rispettivamente 18") parallela alla prima e destinata ad essere a contatto con la lastra centrale 13 in materiale trasparente e termoisolante.

All'interno di ciascun vetromattone 11, 12 ? presente, racchiusa fra le rispettive superfici in vetro 17', 17" (e rispettivamente 18', 18"), un'intercapedine 19, 20. Tipicamente, tali vetromattoni da 80 mm di spessore presentano due strati in vetro aventi spessore nominale di 8 mm ciascuno e una intercapedine d'aria avente spessore nominale di 64 mm.

La lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante ha vantaggiosamente dimensioni frontali analoghe a quelle dei vetromattoni 11, 12 a cui ? associata (quindi, con riferimento agli esempi sopra riportati, 190x190 mm, 240x240 mm o 190x90 mm), cos? che, una volta accostati "a sandwich" i due vetromattoni con al centro la lastra in materiale trasparente e termoisolante, l'elemento di costruzione 10 che ne risulta abbia una sostanziale continuit? lungo il suo spessore che si estende fra le superfici esterne in vetro 17', 18'.

La lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante pu? avere uno spessore compreso fra 15 mm e 32 mm, vantaggiosamente compreso fra 20 mm e 25 mm.

In ogni caso, la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante deve avere un valore di trasmittanza termica inferiore a quello di ciascuno dei due vetromattoni 11, 12.

Gli esperimenti condotti hanno mostrato che, per ottenere un isolamento termico soddisfacente per gli standard richiesti, un valore ottimale di trasmittanza della lastra centrale 13 (determinato secondo lo standard normativo ISO 10077) pu? essere nell'intervallo fra 1,3 W/(m<2>K) e 1,9 W/(m<2>K), preferibilmente fra 1,5 W/(m<2>K) e 1,8 W/(m<2>K).

Inoltre, la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante deve avere un coefficiente di trasmissione della luce tale da non ridurre, in generale, significativamente la quantit? di luce che ? in grado di attraversare l'elemento di costruzione 10 rispetto all'insieme dei due soli vetromattoni 11, 12.

Pertanto, con il termine "trasparente" si intende qui un materiale o un elemento in grado di consentire almeno in parte in passaggio della luce che lo attraversa. Il grado di trasparenza, e quindi la quantit? effettiva di luce che pu? attraversare la lastra 13, potr? quindi dipendere anche dal particolare effetto estetico che si desidera ottenere.

Ad esempio, un coefficiente di trasmissione della luce (determinato secondo lo standard normativo ISO 9050) che ? stato trovato accettabile per la lastra 13 pu? essere nell'intervallo fra 35% e 70%. Anche valori inferiori possono ovviamente essere scelti se si desidera fornire alla parete in vetrocemento un particolare effetto estetico, ad esempio colorato oppure opalescente. Nel corso degli esperimenti condotti, ? stato trovato particolarmente efficace l'utilizzo, per la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante, di una lastra in policarbonato, in particolare una lastra in policarbonato multistrato realizzata da GENERAL ELECTRIC con la denominazione commerciale "Lexan<TM >Thermoclear<TM >Plus", di spessore pari a 20 mm o 25 mm.

Prove condotte con una coppia di vetromattoni 11, 12 di dimensioni pari a 190x190 mm e 80 mm di spessore aventi trasmittanza termica pari a 2,8 W/(m<2>K), con interposta una lastra in policarbonato di 20 mm avente trasmittanza termica nominale pari a 1,8 W/(m<2>K) e coefficiente di trasmissione della luce pari a 64%, hanno consentito di ottenere una trasmittanza complessiva dell'elemento di costruzione 10 pari a 0,8 W/(m<2>K).

Utilizzando una lastra in policarbonato di 25 mm avente trasmittanza termica nominale pari a 1,5 W/(m<2>K) e coefficiente di trasmissione della luce pari a 44%, si ? invece ottenuto un valore di trasmittanza per l'elemento di costruzione 10 pari a 0,7 W/(m<2>K).

Come si vede, si tratta di valori addirittura inferiori a quelli ottenibili con moderne finestre a triplo vetro.

Ciascun vetromattone 11, 12 presenta una rispettiva superficie perimetrale 21, 22, di larghezza pari allo spessore del relativo mattone (corrispondente alla distanza fra le due superfici in vetro 17', 17" e rispettivamente 18', 18"), cos? che, insieme alla superficie perimetrale 23 della lastra centrale in materiale trasparente e termoisolante, esse definiscano una superficie perimetrale 24 dell'elemento di costruzione in vetrocemento 10, estesa attorno ai quattro lati perimetrali dell'elemento stesso fra le superfici esterne in vetro 17', 18', con larghezza pari alla distanza fra dette superfici in vetro 17', 18'.

Secondo i principi innovativi della presente invenzione, la suddetta superficie perimetrale 24 dell'elemento di costruzione in vetrocemento 10 ? rivestita a tenuta, lungo l'intero sviluppo perimetrale e per almeno parte della propria larghezza, con un nastro 14 in materiale impermeabile all'acqua, cos? da impedire possibili infiltrazioni d'acqua nell'interfaccia fra ciascun vetromattone 11, 12 e la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante. In particolare, il nastro 14 riveste la superficie perimetrale 23 della lastra centrale in materiale trasparente e termoisolante e almeno parte della larghezza delle rispettive superfici perimetrali 21, 22 dei due vetromattoni 11, 12.

Il nastro 14 ? inoltre vantaggiosamente adesivo e rinforzato con uno strato metallico, cos? da realizzare anche un'unione meccanica dei due vetromattoni 11, 12 con interposta "a sandwich" la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante. In tal modo, l'elemento di costruzione 10 pu? essere maneggiato ed utilizzato come un unico elemento strutturale.

Si ? trovato che, utilizzando come nastro impermeabile un idoneo materiale, pu? essere sufficiente rivestire anche solo circa met? della larghezza della superficie perimetrale 24 dell'elemento di costruzione in vetrocemento 10, vantaggiosamente in modo simmetrico rispetto al piano centrale individuato dalla lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante, anzich? rivestirne l'intera larghezza. Ad esempio, utilizzando due vetromattoni 11, 12 con spessore di 80 mm ciascuno e una lastra 13 in policarbonato da 20-25 mm di spessore, pu? essere utilizzato un nastro 14 di larghezza pari a 10 cm.

Nel corso degli esperimenti condotti, ? stato trovato particolarmente efficace l'utilizzo, per il nastro 14 in materiale impermeabile all'acqua, di un nastro adesivo rinforzato multistrato prodotto da DANOSA con la denominazione commerciale "Self-adhesive Tape SELF-DAN 10 cm".

Questo nastro comprende uno strato superiore (esterno) in foglio di alluminio, accoppiato con uno strato impermeabilizzante in bitume, modificato SBS, per uno spessore complessivo di 1,2 mm.

E' chiaro a questo punto come l'elemento di costruzione secondo l'invenzione permetta di raggiungere gli scopi prefissati.

Infatti, la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante interrompe il ponte termico costituito dai due vetromattoni e consente di ottenere una significativa riduzione del coefficiente di conducibilit? termica nell'elemento di costruzione, assicurando inoltre un buon passaggio di luce fra il lato esterno e il lato interno della parete di vetrocemento.

Inoltre, la presenza del nastro 14 in materiale impermeabile all'acqua, che avvolge la superficie perimetrale esterna 24 dell'elemento di costruzione, permette di realizzare una completa impermeabilizzazione dell'insieme costituito dai due vetromattoni 11, 12 e dalla lastra centrale trasparente e termoisolante 13, in modo tale che n? l'acqua meteorica n? l'acqua presente nella malta cementizia utilizzata per la costruzione della parete in vetrocemento possa penetrare nell'interfaccia fra ciascun vetromattone e la lastra stessa.

Naturalmente, la descrizione sopra fatta di una realizzazione applicante i principi innovativi della presente invenzione ? riportata a titolo esemplificativo di tali principi innovativi e non deve perci? essere presa a limitazione dell'ambito di privativa qui rivendicato. In particolare, la lastra 13 in materiale trasparente e termoisolante, oltre che in policarbonato, potrebbe essere realizzata in altro materiale avente comparabili caratteristiche di trasparenza e di ostacolo alla trasmissione del calore.

Ad esempio, potrebbe essere utilizzata una lastra in metacrilato, che pure offre una elevata trasparenza. Tuttavia, il policarbonato resta preferibile, dal momento che possiede una struttura alveolare che garantisce un migliore isolamento termico, mentre il metacrilato ha una struttura pi? compatta e quindi un po' meno isolante termicamente.

L'elemento di costruzione 10 potrebbe anche essere composto da due vetromattoni di differente spessore, ma comunque sempre con uguali dimensioni frontali per poter definire, insieme alla lastra centrale in materiale trasparente e termoisolante, una superficie perimetrale uniforme e senza sostanziali discontinuit? dimensionali.

L'elemento di costruzione 10 potrebbe anche essere composto da una serie di pi? vetromattoni e lastre in materiale trasparente e termoisolante disposti in sequenza per realizzare lo spessore della parete in vetrocemento.

Claims (10)

RIVENDICAZIONI

1. Elemento di costruzione in vetrocemento per la realizzazione di pareti in vetrocemento, caratterizzato dal fatto di essere formato da una coppia di vetromattoni (11, 12) disposti accostati fra loro con una prima superficie in vetro (17', 18') di ciascun vetromattone (11, 12) rivolta verso l'esterno dell'elemento di costruzione e una seconda superficie in vetro (17", 18") di ciascun vetromattone rivolta verso la seconda superficie in vetro dell'altro vetromattone, con una lastra (13) in materiale trasparente e termoisolante interposta centralmente fra dette seconde superfici in vetro (17", 18") reciprocamente affacciate, fra dette prime superfici in vetro (17', 18') essendo individuata una superficie perimetrale (24) dell'elemento di costruzione formata da rispettive superfici perimetrali (21, 22) dei due vetromattoni (11, 12) e dalla superficie perimetrale (23) della lastra centrale (13) in materiale trasparente e termoisolante, un nastro (14) in materiale impermeabile all'acqua essendo avvolto lungo detta superficie perimetrale (24) dell'elemento di costruzione per rivestire a tenuta almeno la superficie perimetrale (23) della lastra centrale (13) e parte della larghezza delle superfici perimetrali (21, 22) dei due vetromattoni (11, 12).

2. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la lastra centrale (13) in materiale trasparente e termoisolante ha un valore di trasmittanza termica inferiore a quello di ciascuno dei due vetromattoni (11, 12).

3. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la lastra centrale (13) in materiale trasparente e termoisolante ha un valore di trasmittanza termica, determinato secondo lo standard normativo ISO 10077, nell'intervallo fra 1,3 W/(m<2>K) e 1,9 W/(m<2>K), preferibilmente fra 1,5 W/(m<2>K) e 1,8 W/(m<2>K).

4. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 2, caratterizzato dal fatto che la lastra centrale (13) in materiale trasparente e termoisolante ? una lastra in policarbonato.

5. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che la lastra centrale (13) in policarbonato ? una lastra in policarbonato multistrato.

6. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che la lastra centrale (13) in materiale trasparente e termoisolante ha un coefficiente di trasmissione della luce, determinato secondo lo standard normativo ISO 9050, nell'intervallo fra 35% e 70%.

7. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che ciascuno dei due vetromattoni (11, 12) ? costituito da due semigusci in vetro (11', 11" e 12', 12") uniti fra loro lungo una rispettiva linea di giunzione (15, 16), fra dette prima superficie in vetro (17', 18') e seconda superficie in vetro (17", 18") di ciascun vetromattone (11, 12) essendo racchiusa una rispettiva intercapedine (19, 20).

8. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che il nastro (14) in materiale impermeabile all'acqua ? un nastro adesivo rinforzato con uno strato metallico.

9. Elemento di costruzione in vetrocemento secondo la rivendicazione 8, caratterizzato dal fatto che il nastro adesivo (14) in materiale impermeabile all'acqua ? un nastro multistrato con uno strato superiore comprendente un foglio di alluminio e uno strato impermeabilizzante comprendente bitume.

10. Parete in vetrocemento realizzata con una pluralit? di elementi di costruzione in vetrocemento secondo una o pi? delle rivendicazioni precedenti.