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13 Dicembre 2024
10:18

Come fanno i doppi vetri fanno a “trattenere” il calore in casa? I vantaggi dei doppi infissi

I doppi vetri ci aiutano a mantenere il caldo all'interno degli edifici in inverno, riducendo anche il rumore in arrivo dall'esterno. Sfruttano uno strato d'aria intrappolato tra due vetri, che riduce la dispersione del calore, e materiali sigillanti all'avanguardia.

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Come fanno i doppi vetri fanno a “trattenere” il calore in casa? I vantaggi dei doppi infissi
Doppi vetri isolamento freddo

Le finestre a doppio vetro sono infissi che hanno non uno ma due strati di vetro separati solitamente da uno strato di aria o altri gas. Il vantaggio principale di questa tecnologia è che lo strato tra i due vetri è un isolante termico che ostacola la trasmissione del calore dall'interno all'esterno della stanza nei mesi invernali e, viceversa, dall'esterno all'interno nei mesi estivi. Questo semplice principio fisico, unito a innovazioni nel campo dei materiali hanno perfezionato il funzionamento di quest'invenzione che, dopo 160 anni, ancora oggi ci permette di risparmiare energia e isolarci dalle temperature e dai rumori del mondo esterno.

L'invenzione del doppio vetro e come funziona

Il primo brevetto registrato di una finestra a doppio vetro fu depositato nel 1865 negli USA, ad opera di un certo T.D. Stetson. L'idea riprendeva, in un unico telaio e usando poco spazio, un concetto già utilizzato da secoli in molti edifici: l'uso di doppie finestre, una interna e una separata a filo facciata, in grado di creare una intercapedine di larghezza simile a quella del muro.

Il maggior successo commerciale arrivò con la nascita del Thermopane® della compagnia Libbey-Owens-Ford Glass Company nel 1944: una tecnologia brevettata in cui il doppio vetro veniva sigillato con un bordo vetroso, durante la produzione.

Il vetro è un materiale che lascia passare facilmente il calore, al punto che la resistenza termica totale di una finestra a singolo vetro, ossia la difficoltà del calore di attraversare l'infisso è soprattutto dovuta ai due sottili strati di aria (detti "strati limite") che sono a contatto diretto con la superficie. Per questo motivo, sui vetri si applicano talvolta pellicole o verniciature speciali, in grado di aumentarne la resistenza.

Doppi vetri
Intrappolare una "sacca d’aria" tra due vetri permette di ridurre la dispersione del calore

Aggiungendo una "sacca d'aria" all'interno del doppio vetro, intrappoliamo altra aria all'interno di due superfici vetrose e si aumenta la resistenza termica della finestra. L'aria è infatti meno conduttiva del vetro, ossia trasmette meno il calore. In questo modo il calore deve attraversare un terzo strato di gas con un cammino (una larghezza) molto maggiore degli "strati limite" esterni. Inoltre, al contrario di questi ultimi, lo strato interno non è influenzato da fattori esterni come vento o pioggia, che riducono lo spessore degli strati esterni.

In questo modo, si riduce non solo la perdita di calore verso l'esterno in inverno, ma anche il guadagno di ulteriore calore dall'esterno verso l'interno nei mesi estivi: in poche parole i doppi vetri trattengono calore nell'abitazione in inverno e non lo fanno entrare dall'esterno in estate.

Nei climi più freddi non è raro trovare vetri tripli o quadrupli, che sfruttano quindi due o tre intercapedini d'aria abbattendo ulteriormente il passaggio del calore.

Gas riempitivi o vuoto: cosa c'è tra i due strati di vetro

Sebbene l'aria sia molto meno conduttiva del vetro, diversi gas hanno proprietà migliori: nei decenni la ricerca dei gas da usare nell'intercapedine si è concentrata su elementi gassosi come l'argon (Ar), il krypton (Kr), o l'esafluoruro di zolfo (SF6).

Spesso la scelta del gas riempitivo è un compromesso tra alta resistività termica e fattori come la resistenza ai raggi UV e una bassa reattività chimica, o più banalmente, i costi: nonostante il kripton abbia una conduttività più bassa (e quindi in teoria sarebbe ottimale per impedire la perdita di calore), nell'industria l'argon è preferito perché la sua produzione (estrazione dall'atmosfera) è decisamente più economica.

L'esafluoruro di zolfo, dotato di ottime caratteristiche, è stato progressivamente abbandonato perché è il più potente tra i gas serra: una tonnellata di SF6 ha lo stesso effetto riscaldante di 23900 tonnellate di CO2, motivo per cui il suo uso è limitato da leggi europee a pochissime applicazioni industriali.

Una ulteriore alternativa è quella di creare il vuoto tra i due vetri: in questo caso si raggiunge una bassa conduttività anche con intercapedini di pochi millimetri.

A favorire l'uso di riempitivi o del vuoto sono sicuramente anche i materiali impiegati per sigillare i due vetri: nei decenni si è passati da bordi in vetro "saldati", che assicuravano un ottima tenuta ma con lavorazioni costose e limitate negli ingombri, a guarnizioni in metallo e materiali organici, studiati per ridurre al minimo le perdite del contenuto interno e il passaggio di umidità dall'esterno.

L'isolamento acustico dei doppi vetri

I doppi vetri aiutano anche a ridurre l'inquinamento acustico nelle nostre case: il suono si propaga nell'aria come una onda longitudinale che "comprime" il gas, facendo anche vibrare i vetri delle finestre.

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I doppi vetri possono isolare dal rumore esterno, caratteristica fondamentale in ambienti urbani e industriali (Credits: Ignacio Florido, Pexels)

I migliori risultati si ottengono con vetri laminati, che hanno un ulteriore strato di polimeri organici come il polivinilbutirrale (PVB): oltre a garantire maggior sicurezza in caso di rottura, evitando lo spargimento di schegge, questi vetri possono attutire di più di 45 decibel i suoni a frequenze più alte, e in maniera minore quelli a frequenze più basse. Oltre a proteggerci dal freddo, quindi, i doppi vetri possono anche garantirci una casa più silenziosa ed accogliente.

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