Ponti termici in edilizia: l’importanza della geometria dei nodi costruttivi
Ing. Pascale Virginia Luisella
Una raccolta di esempi mostra, attraverso l’analisi agli elementi finiti del nodo parete – serramento, come la configurazione geometrica dei nodi costruttivi sia un fattore determinante nella correzione dei ponti termici, in quanto, a parità di materiali impiegati, determina l'entità degli scambi termici che hanno luogo attraverso i punti di discontinuità dei componenti edilizi.
Efficienza energetica? Anche la geometria conta!
In un momento storico in cui tutti gli sforzi tecnologici sono volti all’efficientamento energetico delle attività di origine antropica, un ruolo fondamentale per il conseguimento del risparmio di energia nel settore delle costruzioni è rivestito dalla corretta progettazione dell’involucro edilizio. Sono infatti le caratteristiche dell’involucro a determinare i fabbisogni energetici dei fabbricati ed il conseguente dimensionamento delle dotazioni impiantistiche. I materiali edili oggi disponibili sul mercato risultano sempre più performanti e consentono di raggiungere risultati impensabili rispetto al passato. Tuttavia, la scelta corretta dei materiali (che, è bene ricordarlo, deve essere basata su un’analisi a tutto tondo, che prenda in considerazione non solo la conducibilità termica, ma anche le caratteristiche di massa, resistenza, traspirabilità, permeabilità all’acqua, reazione al fuoco e potere fonoisolante dei materiali da porre in opera), da sola non è sufficiente ad ottimizzare le prestazioni dell’involucro. La corretta progettazione dell'involucro edilizio si deve fondare su un approccio olistico, che prenda in considerazione sia le caratteristiche dei materiali sia la geometria dei nodi costruttivi. Infatti, se da un lato la scelta dei materiali edili riveste un ruolo fondamentale nel garantire il comfort termoigrometrico, il comfort acustico e sulla sicurezza dei fabbricati, è il fattore geometrico che, a parità di materiali impiegati, determina i fabbisogni energetici degli edifici. Una particolare attenzione deve essere posta nella progettazione di dettaglio dei nodi costruttivi, i quali, se trascurati, costituiscono i principali punti di criticità dell’involucro edilizio, con conseguente aumento degli scambi termici tra interno ed esterno ed incremento del rischio di formazione di muffe e condense.
Il nodo costruttivo parete - finestra in sei diverse configurazioni geometriche
Nelle Figure da 1 a 6 vengono proposti due esempi dei valori assunti dal ponte termico tra parete esterna e finestra, rispettivamente in corrispondenza della spalletta (Figure da 1 a 3) e del davanzale (Figure da 4 a 6) del serramento, in funzione del posizionamento di quest’ultimo nel vano finestra. (Si riporta solo la Figura 1. Per le altre figure si scarichi l'articolo integrale in formato pdf). La parete è di tipo portante, realizzata in blocchi di Poroton 800 rivestiti con cappotto esterno in lana minerale. I davanzali sono in marmo con coibentazione in EPS idrofobizzato. Il serramento ha un vetro doppio stratificato con camera d’aria in Argon e telaio in PVC ed è installato nel vano finestra con controtelaio in legno-PVC; il quarto lato inferiore del controtelaio è realizzato in PVC. In entrambi gli esempi, il serramento viene posizionato: sul filo esterno della muratura (Figure 1 e 4), in corrispondenza della mezzeria della muratura (Figure 2 e 5) e sul filo interno della muratura (Figure 3 e 6).
​Figura 1. Giunto parete – finestra (spalletta). Parete in Poroton 800 (colore arancione) con cappotto esterno in lana minerale (colore ocra). Serramento con telaio in PVC e doppio vetro stratificato con camera d'aria in Argon, installato a filo muro esterno su controtelaio in legno - PVC. Trasmittanza della parete: 0,222 W/m2K. Trasmittanza del serramento: 1,3 W/m2K. Potere fonoisolante della parete: 52 dB. Potere fonoisolante del serramento: 43 dB. Risultati di calcolo del ponte termico: Ψe = 0,001 W/mK, fRsi = 0,812, fRsi,max = 0,391. La soluzione garantisce una temperatura superficiale interna nel punto più sfavorito pari a 17,94°C.
La modellazione dei nodi costruttivi è stata condotta applicando la metodologia prevista dalle norme UNI EN ISO 10211 “Ponti termici in edilizia - Flussi termici e temperature superficiali - Calcoli dettagliati” e UNI EN ISO 13788 “Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia - Temperatura superficiale interna per evitare l'umidità superficiale critica e la condensazione interstiziale - Metodi di calcolo”. Le simulazioni agli elementi finiti dei ponti termici sono state condotte nelle condizioni invernali standard definite dalla norma UNI/TS 11300 – 1 “Prestazioni energetiche degli edifici - Parte 1: Determinazione del fabbisogno di energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale”. I dati climatici sono stati ricavati dalla norma UNI 10349– 1 ”Riscaldamento e raffrescamento degli edifici - Dati climatici - Parte 1: Medie mensili per la valutazione della prestazione termo-energetica dell'edificio e metodi per ripartire l'irradianza solare nella frazione diretta e diffusa e per calcolare l'irradianza solare su di una superficie inclinata”.
Calcolo agli elementi finiti dei ponti termici nel nodo parete - finestra
I risultati delle simulazioni, riportati nella Tabella 1, mostrano come nessuno dei ponti termici analizzati presenti il rischio di formazione di muffe, in quanto il valore di fRsi (fattore di temperatura sulla superficie interna) risulta sempre superiore rispetto al valore di fRsi,max (fattore di temperatura del mese più critico). Tuttavia appare evidente che, a parità di materiali impiegati, il posizionamento del serramento sul filo esterno della muratura risulta essere il più performante, in quanto garantisce i più bassi valori di trasmittanza termica lineare del ponte termico Ψe (trasmittanza termica lineare del ponte termico calcolata in riferimento alle dimensioni esterne delle strutture).
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Cappotto termico: errori ed orrori vs buone pratiche
Ing. Pascale Virginia Luisella
Una raccolta di esempi mostra gli errori più ricorrenti nel campo dell’isolamento termico delle facciate e le soluzioni per correggerli.
Isolamento termico a cappotto delle facciate: Frequently Asked Questions
L’isolamento esterno delle facciate e dei pavimenti disperdenti, mediante applicazione di pannelli isolanti, è una tecnologia consolidata, che andando ad incrementare le prestazioni termiche delle componenti opache dell’involucro edilizio, abbatte alla fonte i fabbisogni energetici dei fabbricati. I pannelli vengono posti in opera mediante incollaggio e fissaggio meccanico con tasselli, successivamente vengono rasati (con rasatura armata) e finiti ad intonaco. I materiali isolanti impiegati per la realizzazione dei pannelli sono molteplici: lana di roccia, polistirene, polistirene addizionato con grafite, polistirene idrofobizzazo, poliuretano, sughero, materiali nanotecnologici, schiuma di resina fenolica, fibra di legno e altri; ciascuno di questi materiali ha delle specifiche prestazioni termoigrometriche, di isolamento acustico, di massa e di resistenza al fuoco, che ne rendono l’impiego più o meno idoneo in funzione diverse applicazioni. Nonostante la pratica nella posa in opera dei cappotti termici sia ormai pluridecennale, esistono ancora oggi una serie di dubbi circa l’ambito di applicazione di questa tecnologia, sia dal punto di vista tecnico che dal punto di vista normativo. Ecco alcuni aspetti che è bene tenere presente.
E' obbligatorio realizzare il cappotto termico quando si interviene sulla facciata? SI!
Realizzare il cappotto è obbligatorio in tutti i casi in cui si renda necessario il rifacimento di porzioni di intonaco che interessino una superficie pari o superiore al 10%della superficie disperdente lorda complessiva dell’edificio (ved. Figura 1).
Figura 1. Superficie disperdente lorda complessiva di un edificio
Riferimenti normativi nazionali: DM 26 giugno 2015 “Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici”, “Chiarimenti in materia di efficienza energetica in edilizia” pubblicati dal MISE a ottobre 2015, agosto 2016 e dicembre 2018. Riferimenti normativi regione Lombardia: Decreto d.u.o. 18 dicembre 2019 n. 18546 e Decreto d.u.o. 8 marzo 2017 n. 2456, contenenti le disposizioni applicative della D.G.R. Lombardia n. X/3868 del 17/07/2015.
E' possibile realizzare il cappotto termico impiegando materiali di marche diverse? NO!
Il cappotto è un “sistema” (External Thermal Insulation Composite System o ETICS), dotato di ETA (Valutazione Tecnica Europea) rilasciata sulla base della ETAG 004 o, a partire dal 2021, della EAD 040083-00-0404. Ogni casa produttrice garantisce la certificazione ETA del proprio sistema cappotto solo se viene impiegato il ciclo completo di prodotti e lavorazioni da essa indicato.
Il cappotto termico è sicuro dal punto di vista antincendio? SI!
La Guida tecnica sui “Requisiti di sicurezza antincendio delle facciate negli edifici civili”, allegata alla Circolare del Ministero dell'Interno n. 5043 del 15/04/2013, richiede una classe di reazione al fuoco del sistema a cappotto pari a B-s3-d0 o superiore. I materiali correntemente impiegati per la realizzazione dei cappotti termici rispondono pienamente a tale requisito: mentre i sistemi a cappotto con pannelli isolanti in polistirene, poliuretano, resina fenolica, fibra di legno o sughero hanno una classe di reazione al fuoco compresa tra B-s2-d0 e B-s1-d0, il cappotto in lana di roccia intonacata, che ha una classe di reazione al fuoco pari ad A2-s1-d0, presenta una prestazione decisamente superiore. Suggerimento: per migliorare la prestazione al fuoco di un cappotto in polistirene è possibile realizzare fasce isolanti “tagliafuoco” in lana minerale in corrispondenza dei solai interpiano e dei voltini di finestre e portefinestre, nonché in corrispondenza delle pareti interne con funzione di compartimentazione antincendio. Si ricorda che il 07/07/2022 è entrato in vigore il D.M. 30/03/2022, con il quale è stata introdotta la RTV 13 “Chiusure d'ambito degli edifici civili”, cogente per gli edifici civili progettati applicando il Codice di Prevenzione Incendi. In funzione delle caratteristiche dei fabbricati, la nuova Regola Tecnica Verticale impone requisiti differenti - e tal volta più stringenti - rispetto a quelli previsti dalla Guida tecnica del 2013.
La posa del cappotto termico deve avvenire secondo standard specifici? SI!
La posa del sistema cappotto deve avvenire secondo le istruzioni del produttore del sistema. Nel rapporto tecnicoUNI/TR 11715 “Isolanti termici per l'edilizia - Progettazione e messa in opera dei sistemi isolanti termici per l'esterno (ETICS)”, vengono definite le condizioni generali di utilizzo e le modalità di posa in opera dei rivestimenti termoisolanti di tipo a cappotto o ETICS, realizzati su superfici verticali o sub-orizzontali (cioè orizzontali o inclinate rivolte verso il basso) in edifici nuovi o esistenti.
Il cappotto termico deve garantire prestazioni specifiche? SI!
In funzione della tipologia di intervento (nuova costruzione, demolizione e ricostruzione, ampliamento, sopraelevazione, ristrutturazione importante di primo o secondo livello, riqualificazione energetica), la prestazione complessiva della parete dotata di cappotto termico esterno deve rispettare i valori di: trasmittanza termica (U) e/o coefficiente medio globale di scambio termico per trasmissione per unità di superficie disperdente (H’T), previsti dal DM 26 giugno 2015 “Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici”. La trasmittanza termica (U), misurata in W/m2K, rappresenta il calore disperso attraverso ogni metro quadrato di parete, pavimento o copertura per ogni grado di differenza tra la temperatura interna e la temperatura esterna. La verifica della trasmittanza va condotta per tutte le strutture della stessa tipologia (strutture opache verticali; strutture opache orizzontali o inclinate di copertura, strutture opache orizzontali di pavimento), indipendentemente dall’orientamento, dallo spessore e dalla stratigrafia delle diverse porzioni. Il valore di trasmittanza termica massima imposto dalla normativa si riferisce alla prestazione termica della struttura opaca comprensiva dei ponti termici, per tanto tiene conto non solo delle caratteristiche costruttive della struttura opaca, ma anche dell'effetto di variazione della dispersione di calore che si verifica in corrispondenza di travi, pilastri, balconi, finestre, spigoli ed altri elementi di discontinuità della facciata. Il coefficiente medio globale di scambio termico per trasmissione per unità di superficie disperdente (H’T), misurato in W/m2K, rappresenta la trasmittanza termica media di tutti i componenti opachi e trasparenti delle strutture verticali, orizzontali o inclinate dell’involucro edilizio. La verifica di rispondenza dei valori del parametro ai limiti imposti dalla normativa va effettuata per tutta la superficie di uguale orientamento interessata, completamente o per una porzione, dai lavori. I valori limite di entrambi i parametri sono diversificati per zona climatica (ved. Figura 2): risultano più permissivi nelle zone A e B e si fanno via via più stringenti sino ad arrivare alla zona climatica F.
Figura 2. Zone climatiche italiane
La normativa impone inoltre la verifica delle prestazioni igrometriche delle strutture opache dell’involucro edilizio che delimitano il volume climatizzato verso l’esterno, sia in corrispondenza della sezione corrente degli elementi dell’involucro opaco che in corrispondenza dei ponti termici. La verifica, effettuata in conformità alla norma UNI EN ISO 13788, è volta a valutare: - l’assenza di rischio di formazione di condensa superficiale e muffe in corrispondenza delle sezioni correnti degli elementi edilizi e dei ponti termici, - l’assenza di condensazioni interstiziali. Pertanto, la parete dotata di cappotto termico dovrà essere sottoposta anche a tali verifiche. Riferimenti normativi nazionali: DM 26 giugno 2015 “Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici”, “Chiarimenti in materia di efficienza energetica in edilizia” pubblicati dal MISE a ottobre 2015, agosto 2016 e dicembre 2018. Riferimenti normativi regione Lombardia: D.G.R. Lombardia X/3868 del 17/07/2015, Decreto d.u.o. 8 marzo 2017 n. 2456 e Decreto d.u.o. 18 dicembre 2019 n. 18546.
l cappotto termico migliora le prestazioni acustiche della facciata? DIPENDE!
Il cappotto termico è un elemento di massa molto contenuta posto sul lato esterno dell’involucro edilizio, pertanto, in linea generale, ha una influenza modesta sulle caratteristiche acustiche della facciata. Tale influenza però può risultare positiva o negativa, rispetto alle prestazioni acustiche della facciata preesistente, in funzione: della tipologia di isolante impiegato, della rigidità dinamica dell’isolante, della presenza di ancoranti meccanici, della percentuale di incollaggio dei pannelli isolanti, della massa superficiale del cappotto termico finito e della massa superficiale della parete preesistente. In linea generale, è possibile affermare che: più è rigido il materiale dei pannelli isolanti, peggiore sarà la sua influenza sulla prestazione acustica della facciata. Il contributo dei cappotti esterni rispetto alla prestazione acustica della facciata viene valutato in accordo con la metodologia indicata dalle norme UNI EN ISO 12354 – 1 e UNI 11175 – 1.
Isolamento termico a cappotto delle facciate: i 5 errori da evitare
Quali e quanti errori si possono commettere nella progettazione e/o nella posa in opera del cappotto termico? I possibili errori sono virtualmente infiniti. Sebbene l’isolamento termico esterno delle facciate rappresenti una tecnologia relativamente semplice e consolidata, non per questo la progettazione e l’esecuzione degli interventi possono essere sottovalutate! Ecco il pentalogo degli errori più comuni e più critici che possono inficiare la prestazione del cappotto termico e la buona riuscita dell’intervento di isolamento esterno della facciata.
Errore n. 1: non coibentare tutti i piani riscaldati
L'intervento di isolamento termico a cappotto deve riguardare l'intera superficie delle facciate, tutti i piani riscaldati devono essere isolati. Lasciare delle porzioni di involucro disperdente prive di isolamento, per esempio il pian terreno a destinazione commerciale di un fabbricato residenziale (ved. Figura 3), ha l’effetto di generare un pericoloso ponte termico su tutto il perimetro del fabbricato, all’interfaccia tra la porzione di parete coibentata e la porzione di parete non coibentata, con conseguente rischio di formazione di condense e muffe.
Figura 3. Errore n. 1: non coibentare tutti i piani riscaldati
Errore n. 2: utilizzare pannelli isolanti di spessore insufficiente
Figura 4. Errore n. 2: utilizzare pannelli isolanti di spessore insufficiente
Note le caratteristiche della zona climatica e le caratteristiche costruttive del fabbricato, è possibile valutare, in funzione della tipologia di materiale isolante, quali siano gli spessori minimi dei pannelli atti a garantire i livelli di prestazione termica richiesti dalla normativa vigente. Impiegare pannelli di spessore insufficiente (ved. Figura 4) significa inficiare l’intero intervento, senza per altro conseguire alcun significativo risparmio economico, in quanto, a fronte di un risparmio minimo sul materiale isolante, è comunque necessario sostenere di tutti i costi più rilevanti (cantierizzazione, montaggio, utilizzo e smontaggio del ponteggio, impiego di intonaci, malte, profili e pezzi speciali da cappotto, manodopera). Eventuali difficoltà di posa in opera associate allo spessore dei pannelli isolanti non devono pertanto essere risolte riducendo lo spessore dei pannelli, ma adottando caso per caso soluzioni tecniche idonee al contesto.
Errore n. 3: installare davanzali e soglie non coibentati
Figura 5. Errore n. 3: installare davanzali e soglie non coibentati
Installare davanzali e soglie non coibentati sul cappotto termico (ved. Figura 5) significa creare una discontinuità nell’isolamento della facciata in corrispondenza di ogni serramento. Al fine di evitare la formazione di ponti termici all’interfaccia tra parete e serramento, con conseguente rischio di formazione di condense e muffe, i vecchi davanzali e le vecchie soglie di finestre e portefinestre devono essere sostituiti con davanzali e soglie coibentati. È possibile optare per prodotti preassemblati o per soluzioni realizzate in cantiere, che consentono di mantenere i materiali di finitura preesistenti (ved. Figura 6).
Figura 6. Esempio di davanzale coibentato/ soglia coibentata per interventi su edifici esistenti
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