Semplificando al massimo l'argomento isolamento termico delle abitazioni, potremmo immaginare gli edifici come delle scatole che contengono un clima stabile e protezione dall’ambiente esterno. Ma in effetti questa semplificazione, di per sé corretta, non tiene conto di alcuni aspetti molto importanti, che è bene conoscere. 

Nella realtà un'abitazione è una rete complessa costituita da ambienti abitati, da destinazioni d'uso, da superfici disperdenti opache e trasparenti, tutte esposte all'energia solare ed agli ombreggiamenti, da sistemi tecnologici e materiali edili interconnessi tra loro. 

casa ambiente interattivo

Se una parte dell’edificio viene modificata, ciò può influire sul tutte le altre componenti del fabbricato. Ogni prodotto usato nella costruzione di un edificio deve operare in modo armonico con gli altri elementi con i quali convive. Un sistema edilizio equilibrato deve corrispondere ad una catena di elementi assemblati per ottimizzare il consumo energetico. Se uno di questi elementi è difettoso, ciò può bastare per rompere l’equilibrio generale. 

Ad esempio, una tenuta dell’aria non ottimale potrebbe annullare i benefici di un isolamento di qualità e un impianto di riscaldamento sovradimensionato non aiuterà di certo a creare un sistema edilizio efficace o “migliore”. 

 catena elementi edili

L'approccio sistemico

Questa interdipendenza è alla base dell'approccio sistemico usato in Canada fin da gli anni ‘70. L’approccio sistemico è un metodo di progettazione, costruzione, ispezione e test di collaudo che prende in considerazione le interazioni dei vari elementi di un edificio, ad esempio fondamenta, pareti, tetto, finestre, isolamento e sistemi tecnologici.

Un approccio sistemico deve prendere in considerazione la posizione dell’edificio, il clima e il comportamento dei residenti. Se queste interazioni non vengono analizzate, il sistema non funzionerà correttamente. L’approccio sistemico, congiuntamente con l’uso di nuovi materiali edili, consente agli architetti e ai costruttori di creare case vivibili resistenti a problemi quali ad esempio la formazione di muffa. Uno studio attento, basato su materiali di ottima qualità e bilanciati tra loro eliminerà i difetti nascosti e la prestazione dell'abitazione sarà notevolmente migliore. Inoltre, elemento di primaria importanza, la salute di chi occupa quell’edificio sarà notevolmente migliorata.

Gli elementi architettonici e la dispersione termica

Gli elementi architettonici quali muri, solette, pavimenti e tetto devono garantire una sufficiente tenuta al passaggio del calore al fine di garantire all'involucro edilizio una determinata capacità di contenere il clima desiderato all'interno degli spazi abitati.
Questa capacità è detta "Resistenza termica" oltre ad altri aspetti altrettanto importanti come la capacità di impedire il passaggio incotrollato di aria (i cosiddetti spifferi) che è un problema di gran lunga superiore per alcuni elementi architettonici, come ad esempio il tetto. 

Per parlare di isolamento è bene capire alcuni aspetti base

trasferimento del calore

tre modi di trasferimento del calore:
conduzione, convezione, irraggiamento

  •  La conduzione è la trasmissione del calore all'interno di un oggetto, sia esso solido, liquido o aeriforme. Un oggetto che può essere una parete, un tetto o un serramento. 
  • La convezione è data essenzialmente dal movimento di aria a differente temperatura. E' il modo di trasferimento di calore alla base dei termo convettori. 
  • L'irraggiamento è il modo di trasferimento che ci fa percepire il calore anche se non avviene alcun contatto tra noi e la sorgente termica. E' dato dall'energia elettromagnetica che si propaga dalla sorgente termica stessa, come il sole ad esempio. 

 

 le grandezze fisiche utilizzate nello studio dell'isolamento termico

  • La Conducibilità termica espressa con il valore lambda (λ) descrive una caratteristica propria di ogni materiale, la capacità del materiale stesso nel trasmettere il calore. Più λ è alto e maggiore sarà la sua propensione a trasmettere il calore. Un materiale isolante deve avere una conducibilità termica bassa. La conducibilità termica è espressa in watt su metro-kelvin (W/(m·K)). 
  • La Resistenza termica, espressa con R esprime la capacità di uno strato o di un oggetto al resistere al passaggio del calore. La Resistenza (R) è direttamente legata alla conducibilità termica del materiale e del suo spessore. Si calcola con la formula R = d/λ dove d è lo spessore espresso in metri e λ il valore di conducibilità termica. Maggiore è la resistenza termica e minore sarà il passaggio di calore e quindi migliore sarà l'isolamento. La resistenza termica si misura in metro quadro kelvin su watt ( m2K/W ). 
  • La Trasmittanza termica, espressa con U, descrive il flusso termico tra due lati di un oggetto piano ed è l'inverso della resistenza U = 1/R. La trasmittanza si esprime in watt su metro quadro kelvin ( W/m2K ). Minore sarà il valore di U e migliore sarà la capacità isolante.  
  •  La Traspirabilità, espressa con il valore mu (µ), descrive quanto un materiale sia permeabile al vapore. E' una grandezza "adimensionale" e paragona la traspirabilità del materiale a quella dell'aria (posta a valore 1). Più sale il valore e meno è traspirante. 

 

Le perdite d'aria ed il loro impatto a livello di perdite energetiche

perdite aria

Degli studi indipendenti condotti in Canada hanno dimostrato che le perdite d’aria possono costituire fino al 40% delle perdite a livello energetico. Controllare le perdite d’aria è dunque di fondamentale importanza. Inoltre, la formazione di umidità sulle pareti (trasferimento di massa) aumenta significativamente con l’aumentare delle perdite dell’aria, aumentando al tempo stesso il rischio di formazione di muffa. 

Il passaggio d'aria è un argomento del tutto sottovalutato in Italia, dove è possibile trovare tetti di nuova costruzione con pacchetti isolanti dagli spessori notevoli e altrettante perdite d'aria che rendono del tutto inefficiente l'intero intervento. O cappotti interni con strati isolanti completamente staccati dalle strutture che dovrebbero isolare. L'adesione dello strato isolante ed il controllo del passaggio d'aria sono alla base di un vera performance termica di una struttura isolata. 

 

La stratigrafia degli elementi architettonici 

Icynene parete

Tenuto conto delle grandezze fisiche in gioco ogni elemento architettonico costituente l'involucro edilizio dovrà essere opportunamente dimensionato. Come spiegato sopra, la resistenza termica di ogni strato è proporzionale (entro certi limiti) allo spessore dell'elemento, e quindi, mediante opportuni calcoli, si può dare una "dimensione" ad ogni "strato" che andrà a comporre il muro, il tetto o la soletta: Si andrà a così "dimensionare la stratigrafia" dell'elelemento edilizio. Il tutto finalizzato a garantire una determinata prestazione di isolamento in base alle temperature medie di zona previste.

Naturalmente esiste un specifica legistlazione a riguardo che tratta sia i nuovi fabbricati che le ristrutturazioni indicando per ogni intervento ed ogni comune le  trasmittanze termiche minime necessarie. 

Per una corretta stratigrafia il progettista dovrà eseguire uno studio igrometrico che tenderà a simulare, mediante statistiche stagionali di temperatura ed insolazione, il comportamento medio della struttura ipotizzata al fine di valutarne il comportamente igrometrico e prevedere se si possa formare dell'umidità all'interno dei vari strati. Questo studio in Italia segue la logica del Diagramma di Glaser che, pur essendo uno strumento datato semplice ed esclusivamente statistico, rimane attualmente la base di calcolo legale sul territorio italiano.

 Elementi fondamentali della scienza edile

Blower Door Test

  • Il lambda di isolamento o il valore u influiscono parzialmente sul consumo di energia. Il valore U di laboratorio viene notevolmente alterato dalle infiltrazioni di aria.
  • Controllare l’impermeabilità all’aria è essenziale, eppure nessuno può vivere in un ambiente completamente chiuso. Ci devono essere controlli meccanici che consentono il passaggio di flussi d’aria in casa, ad esempio ventilazione con strumentazione di recupero del calore.
  • Una buona impermeabilità all’aria contribuisce a ridurre l’ingresso di allergeni e inquinanti trasportati dall’aria, quali ad esempio polvere o polline.
  • Controllare i movimenti dell’umidità significa limitare le perdite di energia, limitare la formazione di condensa (eliminare i ponti termici) il che comporta a una riduzione della formazione di muffa.
  • Le pareti devono permettere all’umidità di fuoriuscire e garantire una buona tenuta al tempo stesso.

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