L'attività di ricerca ha portato allo sviluppo di massetti a elevata conducibilità termica in grado di ottimizzare le prestazioni dei sistemi di pavimentazione che prevedano l’applicazione di soluzioni di climatizzazione radiante. L’aumentata conducibilità termica favorisce il trasferimento di calore dal massetto all’ambiente in termini di distribuzione delle temperature e di potenza termica attivata e quindi una migliore efficienza dell’impianto in termini di riduzione dei consumi a parità di temperatura ambiente raggiunta. I prodotti sviluppati sono stati ottenuti partendo da un impasto cementizio standard (UNI EN 196-1) con l’additivazione di fibre alto conduttive di vario tipo, differenziate per tipologia di materiale, granulometria (dimensione media della singola fibra - diametro e lunghezza) e quantità additivata. Le ricerche hanno consentito di determinare l’equilibrio ottimale tra prestazione termica fornita e costi di produzione (analisi costi/benefici).

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Laboratorio
Referenti
Luca Laghi
Area di specializzazione
Edilizia e Costruzioni
Keyword
Materiali ad alte prestazioni
Efficienza energetica
Pavimenti radianti
Massetti innovativi
Campione di impasto cementizio additivato con fibra di rame
Descrizione prodotto

Sviluppo, messa a punto e caratterizzazione di massetti ad alta conducibilità termica per sistemi radianti. 1. Sviluppo miscele cementizie standard (UNI EN 196-1) additivate con diverse tipologie di fibre e granulometrie a quantità crescenti. Sono state inoltre considerate alcune problematiche realizzative, tra cui corretta miscelazione fibre nell'impasto per garantire distribuzione omogenea delle stesse. A tal fine sono stati confezionati batch da ~90 kg di impasto per assicurare elevata rappresentatività della campagna sperimentale. 2. Valutazione prestazione termica di ciascuna miscela mediante termoflussimetro con anello di guardia - range di temperatura 10•40°C. 3. Valutazione quali-quantitativa dell'effetto di morfologia e granulometria della fibra di rame sulla conducibilità termica impasto cementizio. 4. Valutazione resa termica impianto (Potenza termica resa in ambiente W/m2) e della distribuzione temperature attraverso la stratigrafia mediante modelli simulazione FE.

Aspetti innovativi

L'inserimento di fibre metalliche alto conduttive nel massetto e lo studio di morfologia, granulometria e quantitativi ottimali consentono un innalzamento della conducibilità termica a valori non raggiungibili da impasti cementizi standard, garantendo l’ottimizzazione nella distribuzione delle temperature superficiali. L'analisi degli impasti additivati e la simulazione numerica della loro resa termica consentono di stimare un trend lineare con cui valutare la prestazione termica anche per impasti contenenti rame in percentuali non prese in considerazione dall'analisi sperimentale.

Applicazioni

Il prodotto viene utilizzato per la realizzazione di pavimenti radianti ad alte prestazioni. La possibilità di variare i diversi parametri tecnici del prodotto (tipo di materiale additivato, morfologia e quantità di fibra, spessore del massetto) consente di creare un prodotto versatile per molteplici tipologie di stratigrafie, esigenze impiantistiche o fasce climatiche.

Impasti cementizi per valutazione contributo fibra di rame alla prestazione termica del prodotto
Esempio di applicazione

Pavimenti radianti e tutte le situazioni in cui si richieda al materiale cementizio una elevata conducibilità termica. Ad esempio nel caso di materiali per il riempimento di sonde geotermiche verticali a bassa entalpia.

Descrizione applicazione e risultati

L'utilizzo del massetto additivato con fibra di rame, vista l'aumentata conducibilità termica, consente una migliore efficienza nel trasferimento del calore dall'impianto posto sotto al pavimento verso l'interno della stanza. L'additivazione dell'impasto cementizio con fibre alto conduttive lunghe consente di ottenere valori più elevati di conducibilità termica sia in termini assoluti che in termini di tendenza, prospettando maggiori incrementi di conducibilità termica rispetto alla fibra corta, a parità di contenuto di rame additivato. L'incremento massimo percentuale riscontrato in termini di conducibilità termica è risultato prossimo al 30% rispetto al massetto non additivato.

Partner coinvolti

Green Steel Solana S.r.l. (Oggiono LC) - azienda produttrice fibra di rame Diverse realtà operanti nel settore dei premiscelati cementizi

Tempi di realizzazione
10 mesi circa
Livello di maturità tecnologica
TRL 7 - prototipo dimostrativo in ambiente operativo
Valorizzazione applicazione

La linea di servizi e di soluzioni legati a questa tipologia di prodotto è in fase di lancio presso il comparto produttori di premiscelati cementizi.

Posa del massetto su un sistema di riscaldamento a pavimento
Data pubblicazione