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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.
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).
(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).
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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