Aïllant tèrmic

Canonada aïllada amb porexpan

Un aïllant tèrmic és un material caracteritzat per la seva alta resistència tèrmica i té com a funció limitar o dificultar la transmissió d’energia calorífica entre els dos ambients. Es consideren com a materials aïllants tots aquells que presenten simultàniament una conductivitat tèrmica inferior a 0,060 W/m·K i una resistència tèrmica superior a 0,25 m2·K/W.

Gràcies a la seva baixa conductivitat tèrmica i un baix coeficient d'absorció de la radiació, el material més resistent al pas de calor és l'aire i alguns altres gasos. Tanmateix el fenomen de convecció que s'origina en les càmeres d'aire, augmenta sensiblement la seva capacitat de transferència tèrmica. Per aquesta raó es poden utilitzar com aïllament tèrmic materials porosos o fibrosos, capaços d'immobilitzar l'aire confinat en l'interior de cel·les més o menys estanques. Se solen utilitzar como aïllants tèrmics específics materials combinats de sòlids i gasos: fibra de vidre, llana d'ovella, llana de roca, vidre expandit, poliestirè expandit (pòrex o porexpan), escuma de poliuretà, aglomerat de suro, etc. En la majoria dels casos el gas tancat és el aire. Sovint, però, basta amb una o diverses capes d'un material simple, sovint teixit (llana o cotó).

Els aïllants tèrmics es poden aplicar en nombrosos camps, com per exemple el tèxtil, panells solars, recobriment de cables i de tuberies, construcció d'edificacions, a la indústria, etc.

Aïllants tèrmics en el vestuari

Llana abans de ser filada i teixida

Des d'antic, un dels aïllants tèrmics més eficaços i més utilitzats és la llana. Aquesta s'empra tant en països freds, per a protegir-se del fred, com als molt calorosos, per a protegir el cos de l'entrada de la calor externa. Així, la majoria d'homes del desert es vesteix amb roba de llana, i és també el material utilitzat tradicionalment per a les tendes. Sinó, el simple fet de cobrir-se amb una capa de cotó, no només el cos sinó el cap, a més de protegir de cremades solars (tot i que no completament, ja que el sol passa a través del poros de la roba) crea una càmera d'aire entre la capa de cotó i la pell que fa baixar notablement la temperatura d'aquesta, si es compara amb l'alternativa de no portar-la. La sabiduria popular coneix també des d'antic el que ara es pot mesurar i calcular amb aparells de mesura o amb càlculs d'equacions i simulacions per ordinador: que en general diverses capes de teixit fi aïllen més que una sola de gruixuda. Fins fa poc els teixits més indicats èren els naturals (lli, cotó, llana) per a afavorir la transpiració, permetre a la pell respirar i evitar l'efecte olla a pressió; però actualment s'han creat teixits sintètics que, mantenint característiques similars, intenten millorar sobretot la lleugeresa i el gruix, i fins i tot de vegades altres utilitats com afegir impermeabilitat, etc. Alguns exemples són el forro polar i el Gore-Tex®.

Aïllants tèrmics a la construcció

Algunes aplicacions habituals d'aïllament tèrmic en un apartament canadenc.

Ja que el mercat i els usuaris exigien unes majors característiques de confort, la qualitat constructiva exigida als promotors ha augmentat molt durant els darrers anys. La importància dels aïllaments per a la construcció ha anat directament lligat a l'augment del confort, essent avui dia, un element inqüestionable de qualsevol obra actual.

Quan l'arquitectura va acceptar la separació d'usos entre estructura i tancaments, l'element paret va anar reduint el seu cantell fins al mínim necessari per a aguantar-se. Degut a aquest procés de reducció, el tancament tradicional va anar perdent massa, al temps que les cambres interiors guanyaven en espai i en llum.

Prenent els dos factors per separat, veiem que:

1. La reducció de cantell comporta una reducció important de la capacitat aïllant de l'element. Al mateix temps que una reducció de massa comporta una reducció important de la seva inèrcia tèrmica.
2. L'augment de l'espai interior comporta un augment directa del consum energètic necessari per a escalfar les cambres, i mantenir-les a una temperatura de confort. Al qual s'hi ha de sumar l'aparició de gran obertures provoquen una presència de ponts tèrmics importànts.

És per aquests motius que aparegueren al mercat, un seguit de materials que; essent relativament esvelts, aconseguien ser mals conductors de la calor. Els aïllaments doncs foren la resposta eficient a la necessitat d'estalvi energètic que existia als edificis moderns. I a mesura que els materials de paret han anat transformant-se cada cop més en paper, els aïllaments han anat incrementant la seva importància per complir les prestacions de confort exigides.

Exigències de confort

Els aïllants tèrmics han de garantir un mínim d'exigències, que hom enumera tot seguit:

• Estalvi energètic. La funció principal dels aïllants tèrmics és l'estalvi energètic per a aportar el màxim grau de confort possible. Això vol dir, per exemple, en un edifici, mantenir la calor interior a l'hivern i no deixar-la entrar a l'estiu.
• Han de reduir el consum de CO2 dels habitatges. Això va lligat a l'estalvi energètic que, per definició, permet reduir el consum econòmic de l'energia que s'ha de consumir i el CO2 necessari per a produir-la. Penseu que, encara que l'energia utilitzada sigui electricitat, aquesta s'ha produit segurament (un 70% de l'energia a Espanya) en una central tèrmica cremant carbó o petroli.
• Manteniment, com en tot tipus de solucions, el manteniment es busca que sigui mínim, fàcil i econòmic.
• Han de permetre transpirar a l'edifici. En el cas particular dels edificis habitables, no és bo que estiguin tancats sense ventilar, ja que això fa que s'hi aculumuli el CO2 i les partícules radiactives naturals de l'aire (descendents de la cadena del radó), a més dels residus gasosos generats pels humans, animals o les seves activitats.
• Han de millorar el confort. Obviament un afegit es fa per millorar la qualitat de vida dels seus usuaris. No seria bo, per exemple, un hiperaïllament, on en el cas dels edificis, els seus habitants passèssin massa calor a l'hivern o massa fred al'estiu. Tampoc seria vàlida una solució tan engorrosa que fos apercebuda pitjor que els beneficis que vulgui comportar.
• Han de millorar la qualitat de l'ambient, si es pot, fóra bo que a més, en el cas particular dels edificis, millorés la qualitat de l'ambient. Això passa abans de tot per una bona ventilació (que no és corrent d'aire sino renovació regular i contínua d'aquest) i la filtració de l'aire que arriba de l'exterior, però pot tenir millores molt més profundes.
• Anticombustibles. Una altra cosa desitjable, si es pot, a més, és que l'aïllant no afaboreixi la propagació d'incencis i més encara que, al contrari, la retardi, això s'aconsegueix amb l'ús d'aïllants que costa molt que es cremin al foc.
• Augment de la resistència acústica, en certs tipus d'edifici o d'aplicacions, de vegades un aïllant tèrmic, de pas, aïlla també acústicament. Un exemple són els dobles vidres de les finestres. Si es poden fer dues coses d'una tirada, millor, però és secundari, l'aïllament tèrmic no té l'obligació d'aïllar acústicament i de fet pot haver aplicacions particulars en les quals això no convingui.
• Econòmic. Com sempre, com menys costós econòmicament, millor. La maximització d'aquest requisit pot entrar en conflicte amb la dels altres, i llavors el dissenyador de l'aillant o l'enginyer ha de valorar el punt òptim de compromís per a la solució. De tota manera no sempre és així, i de vegades la millor solució és la més sencilla i per tant la més econòmica, un exemple són les cortines a les finestres.

Les especificacions i requeriments d'un aïllant tèrmic seran diferents segons l'aplicació i la utilitat que se'ls hagi de donar, aquesta pot ser en dipòsits, màquines, en una discoteca, en un termo, en roba esportiva, calçat, embarcacions, aparells de laboratori, etc.

Curiositats

Aïllant tèrmic d'una sonda espacial

• A alguns països d'Europa els Bancs donen millors condicions financeres a aquells edificis que han de ser construïts amb més quantitat d'aïllament de façana. Ja que un edifici correctament aïllat permet un major estalvi d'energia, i per tant un menor consum.
• Alguns aïllaments sintètics, actualment molt emprats, no permeten a l'edifici transpirar, i per tant no assoleixen el confort que garanteixen altres aïllaments naturals.

Aïllants tèrmics

• Aerogels
• Llana
• Llanes sintètiques
• Poliestirè expandit
• La fusta

Bibliografia

• Solé, Josep «Estudi tecnològic dels aïllaments tèrmics a Catalunya en l’àmbit de l’edificació». Informes i estudis tecnològics encarregats per l’Institut Català d’Energia, febrer 2005 [Consulta: 5 gener 2012].

Enllaços externs

A Wikimedia Commons hi ha contingut multimèdia relatiu a: Aïllant tèrmic

• Termofitex - Informació i Venta d'aïllaments de Llana