Sfasamento termico e inerzia per migliorare l’isolamento estivo
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L’isolamento estivo non dipende soltanto dalla trasmittanza
Quando si parla di isolamento termico, il primo parametro considerato è generalmente la trasmittanza U della parete o della copertura.
Una bassa trasmittanza è fondamentale perché limita il flusso di calore attraverso l'involucro, ma non descrive completamente ciò che accade durante una giornata estiva.
In inverno il problema viene spesso semplificato considerando una temperatura interna relativamente stabile e una temperatura esterna più bassa.
In estate la superficie esterna dell'edificio viene invece sottoposta a una sollecitazione che cambia continuamente.
Isolamento termico realizzato in intercapedine - Rockwool
Il sole riscalda tetto e facciate durante il giorno, l'aria esterna raggiunge un massimo nelle ore più calde e successivamente le temperature diminuiscono: un'onda termica che varia nelle ventiquattro ore.
La capacità dell'involucro di reagire a questa variazione dipende da:
- resistenza termica
- massa
- capacità termica dei materiali
- posizione nella stratigrafia.
Una struttura può quindi avere una buona trasmittanza invernale e comportarsi in modo differente da un'altra con U simile quando viene sottoposta all'irraggiamento estivo.
Comportamento termico in regime dinamico: che cosa significa
In regime stazionario si immagina che le temperature sui due lati di una parete rimangano costanti abbastanza a lungo da raggiungere una condizione di equilibrio.
È un modello molto utile per calcolare la trasmittanza.
Nella pratica, però, durante l'estate le condizioni esterne cambiano continuamente: la temperatura dell'aria aumenta e diminuisce, il sole compare e scompare e le diverse facciate vengono irradiate in momenti differenti.
Una struttura con una certa capacità termica non risponde immediatamente a ogni variazione esterna.
L'onda termica viene modificata durante l'attraversamento dell'involucro: può arrivare sul lato interno in ritardo e con un'ampiezza inferiore.
Sono proprio questi due aspetti, ritardo e attenuazione, ad avere grande importanza nel comportamento estivo.
Che cos’è lo sfasamento termico
Lo sfasamento termico esprime il ritardo temporale con cui una variazione termica attraversa un componente edilizio.
Ciò significa che se la sollecitazione esterna raggiunge il proprio massimo nel pomeriggio, una parete con buona capacità di ritardare il flusso può spostarne l'effetto sul lato interno dell'abitazione durante le ore successive.
Non bisogna però immaginare il fenomeno come se il caldo entrasse nella parete alle 14 e uscisse esattamente dall'altra parte dopo un certo numero di ore.
Infatti, il trasferimento termico è continuo.
Lo sfasamento descrive la relazione alle oscillazioni termiche e rappresenta un parametro del comportamento dinamico dell'intera stratigrafia dell'involucro.
Una parete con maggiore sfasamento tende quindi a posticipare il momento in cui si manifesta il surriscaldamento sul lato interno.
Questo ritardo può essere favorevole quando permette di spostare parte del carico termico verso la sera o la notte, quando temperatura esterna e irraggiamento sono diminuiti e può essere possibile ventilare l'edificio.
Ritardare il calore non basta se non si riduce l’onda di calore
Lo sfasamento non dovrebbe essere valutato da solo.
Prendiamo in considerazione due pareti: entrambe ritardano il massimo della sollecitazione esterna di diverse ore però la prima lascia arrivare all'interno un'oscillazione molto piccola, mentre la seconda ritarda il picco ma ne riduce poco l'intensità.
Dal punto di vista del comfort termico non sono equivalenti.
L'obiettivo principale non è semplicemente far arrivare il caldo più tardi, poiché è preferibile che tale variazione venga contemporaneamente ridotta.
Una buona stratigrafia estiva è quella in grado di limitare il flusso, attenuarne le oscillazioni e anche ritardarle, per restituire una buona coibentazione termica.
Cos’è il fattore di attenuazione
Il fattore di attenuazione, spesso indicato anche come fattore di decremento, descrive quanto la variazione termica viene ridotta attraversando la struttura.
Una forte oscillazione sul lato esterno può così corrispondere a una variazione molto più contenuta sul lato interno.
Un valore più basso indica, in termini generali, una maggiore capacità della struttura di attenuare l'onda termica periodica.
Pareti a lungo esposte al sole - Pinterest
Questo parametro è legato alla trasmittanza termica periodica e alle caratteristiche dinamiche della stratigrafia; non va confuso con la normale trasmittanza U.
Due pareti con la stessa capacità di limitare un flusso termico stazionario possono avere una risposta diversa quando il carico varia nell'arco della giornata.
Trasmittanza termica periodica: il comportamento estivo dell'edificio
Tra i parametri utilizzati per descrivere l'involucro in condizioni variabili c'è la trasmittanza termica periodica, generalmente indicata come Yie: esprime la capacità di una struttura di trasmettere una sollecitazione termica periodica dall'esterno verso l'interno.
Se il valore Yie è contenuto, sta ad indicare che l'oscillazione esterna viene fortemente attenuata durante il passaggio attraverso il componente.
Questo parametro è particolarmente utile per il comportamento estivo delle strutture opache e la normativa di riferimento che stabilisce caratteristiche e metodi di calcolo è la UNI EN ISO 13786.
Va sottolineato che il comportamento della superficie deriva dalla combinazione di intonaci, isolante, muratura, rivestimenti, intercapedini e altri strati.
Sfasamento e trasmittanza periodica, due indicatori distinti
È frequente leggere schede tecniche nelle quali viene evidenziato quasi esclusivamente il numero di ore di sfasamento.
Il dato può essere utile, ma non può descrivere da solo la prestazione estiva.
La trasmittanza termica periodica tiene conto dell'ampiezza della sollecitazione trasmessa.
Lo sfasamento riguarda principalmente il suo ritardo temporale.
Una struttura potrebbe teoricamente spostare il massimo verso la sera ma lasciare passare ancora una quantità significativa della variazione termica.
Un'altra invece, pur registrando un ritardo meno eclatante, potrebbe attenuare maggiormente l'onda di calore.
Quindi, non basta prendere in considerazione il maggior numero di ore di sfasamento riportato in una tabella commerciale; è importante valutare contemporaneamente isolamento, attenuazione, capacità termica e condizioni dell'edificio.
Che cos’è l’inerzia termica di una parete
Con inerzia termica si indica in modo generale la capacità di una struttura di opporsi a variazioni rapide della propria temperatura attraverso l'accumulo e il rilascio di energia.
Ciò vuol dire che un materiale con elevata capacità termica può assorbire una certa quantità di calore aumentando relativamente poco la propria temperatura.
Murature pesanti, calcestruzzo, laterizi massivi e altri materiali dotati di massa significativa possono quindi contribuire a stabilizzare le condizioni termiche.
L'inerzia non coincide però semplicemente con il peso, ma dipende da:
- densità
- calore specifico
- conducibilità
- posizione del materiale all'interno della stratigrafia.
Una grande massa posta in una posizione termicamente poco collegata all'ambiente interno può avere un ruolo differente rispetto alla stessa massa lasciata all'interno dell'involucro isolato.
Non è corretto, quindi, attribuire automaticamente un'elevata inerzia a qualsiasi parete pesante.
Capacità termica e massa non sono la stessa proprietà
La quantità di energia che un materiale può accumulare dipende dalla sua massa e dal suo calore specifico.
Un metro cubo di materiali differenti non immagazzina necessariamente la stessa quantità di energia per ogni grado di variazione della temperatura.
Questo è uno dei motivi per cui confrontare gli isolanti soltanto sulla densità può essere fuorviante: densità, calore specifico, spessore e conducibilità devono essere considerati insieme all'interno della struttura.
Il concetto importante da acquisire è che la prestazione finale deriva dalla quantità realmente presente per metro quadrato e dal modo in cui questa interagisce con gli altri strati.
Capacità termica areica per valutare la massa attiva di una superficie
Per il comportamento dinamico dell'edificio interessa anche quanta capacità termica sia effettivamente disponibile per una determinata superficie.
Si utilizzano quindi grandezze riferite al metro quadrato di elemento edilizio.
È possibile inoltre distinguere la capacità termica che risulta maggiormente accessibile dal lato interno.
Questa distinzione è utile perché non tutta la massa della parete partecipa allo stesso modo alla regolazione della temperatura dell'ambiente.
Uno strato massivo direttamente collegato allo spazio interno può assorbire calore quando la temperatura della stanza aumenta e restituirlo successivamente.
Se la stessa massa è separata dall'ambiente da uno strato fortemente isolante, la sua capacità di interagire rapidamente con la stanza diminuisce.
Quindi, l'ordine degli strati diventa fondamentale.
Perché il cappotto esterno sfrutta bene la massa della muratura
Consideriamo una parete esistente in laterizio o muratura massiva alla quale viene aggiunto un cappotto esterno.
L'isolante viene collocato sul lato che riceve la sollecitazione climatica, mentre gran parte della massa della parete rimane verso l'interno dell'involucro termico.
Questa configurazione offre due effetti complementari:
- il cappotto limita il flusso proveniente dall'esterno e protegge la muratura dalle oscillazioni più intense;
- la massa interna rimane invece termicamente collegata agli ambienti e può contribuire a stabilizzarne la temperatura.
Durante una giornata estiva la casa dispone quindi di una massa relativamente protetta che può assorbire parte dei guadagni interni senza riscaldarsi rapidamente.
Questa è una delle ragioni per cui il cappotto esterno può offrire un comportamento estivo interessante garantendo un eccellente sfasamento, se correttamente progettato.
Per raggiungere questo risultato, sono determinanti anche spessori, materiali e caratteristiche della parete esistente.
L’isolamento interno può ridurre la massa disponibile verso la stanza
Che cosa succede quando l'isolante viene collocato sul lato interno della muratura?
L'intervento può essere molto utile quando non è possibile modificare la facciata, ma dal punto di vista dinamico separa almeno in parte la massa della parete dall'ambiente.
La stanza vede principalmente il rivestimento interno e l'isolante, mentre la muratura massiva rimane oltre lo strato a maggiore resistenza termica.
La stanza può quindi reagire più rapidamente agli apporti di calore.
Tuttavia, l'isolamento termico interno non è una scelta sbagliata, perché è in grado di ridurre significativamente il flusso attraverso la parete.
Considerazione: quando il comfort estivo è importante, il progetto dovrebbe valutare anche la capacità termica disponibile sul lato interno e non soltanto il valore finale di U.
Un involucro leggero reagisce più rapidamente ai guadagni termici
Gli edifici costruiti con strutture leggere possono essere molto ben isolati e raggiungere basse trasmittanze con spessori contenuti.
Se presentano poca capacità termica interna, però, la temperatura degli ambienti può reagire più rapidamente agli apporti di calore esterni.
Pensiamo a quando entra sole attraverso una grande finestra.
In una stanza con molta massa interna, una parte dell'energia può essere assorbita temporaneamente da pavimento, pareti e solai.
In un ambiente molto leggero la stessa energia produce più rapidamente un aumento della temperatura dell'aria e delle superfici.
Schermature esterne per intercettare il calore prima che raggiunga pareti e finestre - Getty Images
Il problema non deve essere risolto necessariamente aggiungendo enormi quantità di massa, ma coadiuvando l'involucro leggero con schermature solari esterne, adeguata ventilazione e corretta progettazione delle stratigrafie.
Una parete pesante non è automaticamente ben isolata
È possibile avere una vecchia muratura molto massiccia ma con una trasmittanza elevata.
La struttura possiede una certa capacità di accumulo e può ritardare le variazioni, ma continua a permettere un importante trasferimento termico.
Massa e isolamento svolgono funzioni differenti.
Un muro spesso in materiale conduttivo non diventa automaticamente un buon isolante soltanto perché pesa molto.
Allo stesso modo, una parete leggerissima con uno spesso strato isolante può avere un'ottima trasmittanza ma una capacità termica interna più limitata.
Una progettazione efficace è quella che combina le due proprietà anziché contrapporle.
Isolante con maggiore densità e resa estiva
Nella scelta dei materiali viene spesso utilizzata una regola molto semplice: più il pannello pesa, maggiore sarebbe lo sfasamento.
La densità influenza certamente la capacità termica per unità di volume, ma non basta, infatti, devono essere considerati anche altri parametri: calore specifico, conducibilità, spessore e intera stratigrafia.
Due pannelli di densità differente possono produrre risultati meno distanti del previsto una volta inseriti in pareti complete molto massive.
Viceversa, su una copertura leggera il materiale isolante può avere un'incidenza maggiore sul comportamento dinamico dell'insieme.
La UNI EN ISO 13786 considera proprio le caratteristiche del componente completo perché la risposta dinamica emerge dalla combinazione degli strati.
Gli isolanti fibrosi possono avere comportamenti differenti
Fibra di legno, lane minerali e altri materiali fibrosi vengono frequentemente utilizzati nelle stratigrafie di pareti e tetti.
La fibra di legno viene spesso associata al comportamento estivo grazie alla combinazione di densità e capacità termica che alcune tipologie possono offrire.
Le lane minerali possono invece avere densità e caratteristiche molto differenti a seconda del prodotto e della destinazione.
Una specifica fibra di legno non rappresenta tutte le fibre di legno, così come un pannello in lana di roccia non rappresenta tutti i prodotti minerali disponibili.
Pannelli lana di roccia Frontrock Pro per isolamento facciata esterna - Rockwool
Spessore, densità e dati termici devono essere quelli dichiarati per il prodotto realmente utilizzato e devono essere inseriti nella stratigrafia completa.
Isolanti molto leggeri: efficacia contro il caldo
Isolanti leggeri come EPS e PIR vengono talvolta considerati poco idonei all'estate soltanto perché hanno poca massa.
In realtà, la loro bassa conducibilità può limitare efficacemente il flusso termico e una parete massiva posta sul lato interno può fornire la capacità termica necessaria al sistema.
Il comportamento di un cappotto in EPS applicato su una muratura pesante non coincide quindi con quello dello stesso materiale utilizzato in una copertura molto leggera.
Anche in questo caso è la stratigrafia a dover essere confrontata, non il prodotto isolante considerato isolatamente.
Isolamento delle coperture, più criticità rispetto alle pareti verticali
Durante l'estate il tetto può essere sottoposto a una forte radiazione solare per molte ore e l'effetto è particolarmente importante nei locali posti immediatamente sotto la copertura.
Una struttura leggera con finitura esterna scura può raggiungere temperature elevate e presentare poca massa capace di attenuare e ritardare la sollecitazione.
Per questo il comportamento dinamico della copertura merita particolare attenzione.
Rivestimento del tetto per gestire il carico termico che arriva dall'alto - Rockwool
È indispensabile valutare insieme l'intero sistema composto da isolamento, ventilazione sottotegola, caratteristiche del manto, tenuta all'aria e massa interna, con differenze evidenti tra tetto piano e tetto a falda.
Solo così è possibile individuare l'isolamento più efficace per questa porzione di edificio.
In una mansarda surriscaldata può essere poco utile concentrarsi esclusivamente sulle pareti perimetrali se gran parte del carico arriva dall'alto.
Copertura in laterocemento e copertura leggera in legno: differenze
Immaginiamo due tetti con una trasmittanza termica simile: il primo utilizza un solaio massivo in laterocemento e isolamento esterno; il secondo è costituito da una struttura leggera in legno, pannelli e isolante.
Entrambi possono limitare bene il flusso termico medio, ma la quantità di massa disponibile e la distribuzione degli strati sono differenti.
Il tetto massivo può presentare una risposta più lenta.
Quello leggero deve ottenere una buona prestazione dinamica attraverso una progettazione accurata dell'intero pacchetto, eventualmente combinando materiali con capacità termica adeguata, controsoffitti e altre soluzioni.
Non significa che una copertura in legno sia necessariamente calda d'estate ma certamente la sua prestazione non può essere dedotta dalla sola U e deve essere verificata sul pacchetto reale.
Un tetto ventilato non sostituisce l’isolamento e l’inerzia
La ventilazione della copertura può aiutare a smaltire una parte del calore presente sotto il manto ma non va confusa con l'isolamento.
Il suo effetto dipende dalla geometria della camera, dalle aperture, dalla pendenza, dal vento e dal sistema costruttivo.
Una camera ventilata ben realizzata riduce parte della sollecitazione che raggiunge gli strati più interni, mentre isolante e massa continuano a determinare il comportamento termico della struttura.
Però, se il canale di ventilazione è ostruito o presenta ingressi e uscite insufficienti, il beneficio può diminuire.
Grandi vetrate, come influiscono sulle prestazioni di una parete molto inerziale
Una parete con eccellente comportamento dinamico non impedisce al sole di attraversare il vetro.
Negli edifici con grandi superfici trasparenti, i guadagni solari attraverso le finestre possono essere molto superiori a quelli che attraversano la parte opaca della facciata.
In questa situazione aumentare ulteriormente lo sfasamento della muratura può produrre un beneficio secondario rispetto all'installazione di una buona schermatura solare esterna.
Ambiente con grandi vetrate e gestione del calore - Getty Images
La massa interna può assorbire proprio l'energia solare entrata attraverso il vetro e restituirla successivamente.
Una casa molto massiva lasciata tutto il giorno con grandi vetrate occidentali non schermate può accumulare una quantità importante di calore e rilasciarla durante la sera.
Ciò significa che l'inerzia funziona bene quando gli apporti vengono controllati.
Innanzitutto, va limitata l'energia in ingresso, poi si sfrutta la massa per stabilizzare ciò che rimane.
La massa termica non produce freddo
Un concetto errato ma molto diffuso è che una parete pesante possa raffreddare la casa.
Non è così, infatti, può accumulare energia e modificare nel tempo il modo in cui questa viene scambiata, ma deve essere periodicamente riportata verso temperature più basse.
Se per molti giorni l'edificio riceve più calore di quanto riesca a disperdere, anche la massa si riscalda progressivamente.
Dopo una lunga ondata di calore, una costruzione molto inerziale può quindi perdere una parte del vantaggio iniziale.
La sua grande capacità di accumulo si è caricata.
Per questo inerzia e ventilazione notturna lavorano bene insieme quando il clima offre notti sufficientemente fresche.
Lo sfasamento è più utile se di notte è possibile scaricare il calore
Ritardare il massimo del flusso verso le ore serali è particolarmente favorevole quando all'esterno la temperatura è già scesa.
In quel momento ventilazione naturale o altri sistemi possono smaltire più facilmente il calore.
Se invece anche durante la notte l'aria esterna rimane molto calda, il vantaggio del ritardo temporale può diminuire.
Lo stesso vale negli edifici climatizzati in modo continuo.
Il comportamento dinamico dell'involucro rimane utile perché riduce e stabilizza i carichi, ma la relazione con l'apertura notturna delle finestre diventa differente.
Il numero di ore di sfasamento non dovrebbe quindi essere giudicato senza conoscere il clima e la modalità di utilizzo dell'edificio.
Un grande sfasamento può spostare il picco in un momento poco favorevole
Il gap di sfasamento, ossia il ritardo, deve essere messo in relazione all'orario della sollecitazione esterna e all'utilizzo dell'ambiente.
Pensiamo, ad esempio, allo spostamento del carico di energia proprio nelle ore durante le quali una camera da letto viene occupata e non esiste possibilità di ventilazione o raffrescamento.
Il calcolo dinamico considera anche l'attenuazione e non soltanto il momento del picco.
Occorre analizzare l'intero comportamento per valutare il comfort domestico.
Un buon involucro estivo non è quello che detiene il record di ritardo, ma quello che mantiene basse e stabili le condizioni interne nel clima e nell'uso previsti.
La massa interna calibra anche i guadagni prodotti dentro casa
Il calore estivo non arriva soltanto dall'esterno, infatti, elettrodomestici, illuminazione, cucina e apparecchi elettronici introducono continuamente energia negli ambienti.
Una struttura interna con buona capacità termica può assorbire una parte di questi guadagni e limitare aumenti rapidi della temperatura.
Per questo la massa dei solai e delle pareti interne può avere una funzione importante anche se non fa parte direttamente dell'involucro esterno.
Un appartamento con solai massivi può reagire in modo più lento ai carichi rispetto a un ambiente leggerissimo con le stesse pareti esterne.
Controsoffitti e rivestimenti possono separare la massa dall’ambiente
Una struttura in calcestruzzo dispone di una notevole massa, ma il modo in cui viene rivestita può modificarne l'interazione con l'ambiente.
Un controsoffitto fortemente isolato termicamente può separare il solaio dalla stanza.
Lo stesso può accadere con contropareti interne molto isolate.
Pannelli in lana di roccia Durock Energy Plus - Rockwool
Questo non significa certamente che questi sistemi non debbano essere utilizzati, anche perché spesso sono necessari per acustica, impianti o isolamento, però è palese la differenza tra una massa nascosta dietro strati termicamente resistenti e una superficie massiva direttamente collegata all'ambiente.
La capacità termica utile dipende anche da quanto rapidamente il calore riesce a raggiungerla.
I pavimenti, una grande massa interna
Massetti, solai e pavimentazioni costituiscono superfici estese e possono contribuire significativamente alla capacità termica dell'edificio.
Un pavimento massivo assorbe parte dei guadagni dell'ambiente quando la sua temperatura aumenta.
Anche in questo caso, la stratigrafia ne modifica il comportamento.
Uno spesso strato isolante posto sopra il solaio può separare termicamente parte della massa strutturale dall'ambiente.
Al contrario, un massetto massivo situato sopra l'isolante rimane maggiormente disponibile verso il locale.
Nei sistemi radianti questa capacità termica assume un ulteriore significato perché influenza anche la velocità di risposta dell'impianto.
I materiali a cambiamento di fase possono aumentare l’accumulo senza grandi masse
I phase change materials, o PCM, utilizzano un principio differente rispetto alla semplice massa sensibile: durante il passaggio di fase possono assorbire o rilasciare una quantità significativa di energia in un intervallo di temperatura relativamente contenuto.
Possono essere integrati in lastre, intonaci o altri componenti.
Consentono di aumentare la capacità di accumulo senza introdurre necessariamente grandi masse strutturali.
Flatrock 50 Bond - Rockwool
La prestazione dipende però dalla temperatura alla quale avviene il cambiamento di fase e dalla possibilità di rigenerare il materiale.
Se durante un periodo molto caldo il PCM rimane continuamente nella condizione caricata e non riesce a restituire energia durante le ore fresche, il beneficio diminuisce.
L’inerzia può rallentare il riscaldamento iniziale di una casa climatizzata
Quando un'abitazione molto massiva viene lasciata calda per diversi giorni, riportarla rapidamente a una temperatura inferiore può richiedere più energia rispetto al semplice raffreddamento dell'aria.
Climatizzatore e superfici devono infatti sottrarre calore anche alla massa della costruzione.
Questo è il rovescio della stabilità termica: la stessa capacità che impedisce alla casa di riscaldarsi velocemente rende anche più lenta la variazione in senso opposto.
Una casa abitata stabilmente e una seconda casa utilizzata soltanto per un fine settimana possono richiedere strategie differenti.
Per le abitazioni occupate in modo intermittente, il consiglio è valutare se un'elevata massa interna sia utilizzata in maniera coerente con i tempi di climatizzazione.
Il comportamento estivo dell'edificio va valutato sull’intera giornata
Una casa inerziale può essere più fresca nel pomeriggio ma restituire una parte del calore accumulato durante la sera.
Una costruzione leggera può invece raggiungere rapidamente un picco e raffreddarsi altrettanto rapidamente quando le condizioni esterne migliorano.
Per questa ragione, è utile osservare l'andamento delle temperature nell'arco delle ventiquattro ore.
La qualità del comfort dipende dal profilo completo, dalle abitudini, dagli orari di occupazione dell'immobile.
Il calcolo dinamico ha precisamente questo scopo: rappresentare fenomeni che non possono essere correttamente rappresentati da una sola condizione stazionaria.
Schermature esterne per ridurre la sollecitazione prima che raggiunga la parete
Anche la migliore stratigrafia trae vantaggio dalla riduzione dell'energia incidente ed è ovvio che una finitura esterna con maggiore riflettanza solare assorbe meno radiazione rispetto a una superficie molto scura tradizionale.
Per ridurre il carico sulle superfici, è dunque opportuno ricorrere all'installazione di tende solari, frangisole, vegetazione, ombreggiamenti che alleggeriscono gli apporti che colpscono le pareti opache, anche se non sono deficitarie di un buon isolamento e inerzia.
Frangisole alle finestre per ridurre gli apporti solari - Unsplash
Sulle finestre le schermature esterne assumono un ruolo ancora più importante, perché impediscono alla radiazione di entrare direttamente negli ambienti.
Il punto da chiarire è che l'involucro estivo più efficace è quello che non costringe la massa a immagazzinare calore che avrebbe potuto essere evitato.
Facciata ventilata, ulteriore protezione contro la radiazione solare
In una facciata ventilata il rivestimento esterno riceve direttamente la radiazione solare.
Dietro di esso si trova una camera d'aria che separa il rivestimento dagli strati più interni.
Posa in opera di una facciata ventilata - Rockwool
Il sistema può contribuire a ridurre la sollecitazione termica sulla parete retrostante, in funzione di geometria, ventilazione, materiali e condizioni climatiche.
Attenzione però: una facciata ventilata con parete retrostante poco performante non diventa automaticamente un involucro efficiente.
Anche qui isolamento, capacità termica e strati devono essere valutati insieme.
Lo sfasamento non riguarda il singolo pannello ma il sistema in cui è inserito
Non è corretto definire un singolo pannello con il numero di ore di sfasamento senza specificarne la stratigrafia.
Lo sfasamento riguarda il componente edilizio completo.
Lo stesso isolante inserito sopra una soletta massiva può produrre una risposta differente rispetto a quando viene posato tra due pannelli leggeri.
Così come variare lo spessore modifica ulteriormente il risultato a cui concorrono anche la qualità di intonaci e rivestimenti.
Per confrontare correttamente due soluzioni, dunque, è indispensabile mantenere costanti le altre condizioni oppure analizzare due pacchetti completi.
Simulazioni dinamiche per valutare il comportamento dell'edificio
Valutare il comportamento dell'intero edificio significa prendere in considerazione, oltre alle pareti:
- finestre
- apporti solari
- ventilazione
- impianti
- ombreggiamenti
- abitudini di utilizzo
- accumulo interno.
Negli edifici con grandi superfici vetrate, coperture leggere o strategie passive avanzate può essere utile una simulazione energetica dinamica: il modello permette di osservare le temperature e i carichi nel corso del tempo.
Non si limita alle prestazioni del singolo componente.
Per una normale ristrutturazione a scopo adeguamento termico, non significa che sia sempre indispensabile costruire un modello avanzato, ma nei casi più critici può evitare di scegliere l'involucro basandosi su un solo parametro.
Qualità della posa e riferimenti normativi
Una stratigrafia può avere ottime prestazioni sulla carta ma ciò che conta davvero è la sua concretizzazione.
La presenza di discontinuità pregiudica il risultato finale: ponti termici, vuoti nell'isolante, giunti aperti e raccordi non corretti, che rappresentano le maggiori criticità, aumentano i flussi locali.
Ad esempio, nel tetto, una posa discontinua può creare zone calde particolarmente evidenti negli ambienti sottostanti.
La qualità della posa in opera è determinante - foto Rockwool
Anche la tenuta all'aria è importante, poiché infiltrazioni incontrollate possono introdurre aria esterna calda negli strati o negli ambienti e modificare il comportamento dell'edificio rispetto al progetto previsto.
Ecco spiegato perchè è indispensabile una posa in opera estremamente accurata, eseguita da personale specializzato, e scegliere materiali di qualità come la gamma di prodotti Rockwool.
Come capire se una casa ha poca inerzia termica, gli indizi utili
Un primo indizio può essere la rapidità con cui gli ambienti reagiscono al sole e ai carichi interni.
Una stanza che diventa molto calda poco dopo l'arrivo del sole sulla facciata e perde rapidamente temperatura quando la sorgente di calore scompare può avere una risposta termica relativamente veloce.
Non è però possibile diagnosticare l'inerzia soltanto osservando il termometro, servono informazioni su stratigrafie, superfici vetrate, orientamento e isolamento.
L'utente può osservare gli orari nei quali sale la temperatura e confrontarli con esposizione solare e condizioni esterne, ma per una valutazione quantitativa delle caratteristiche dinamiche è necessario conoscere i dati dei materiali e il calcolo della struttura.
La trasmittanza non basta da sola: esempio pratico
Consideriamo una camera all'ultimo piano esposta a ovest.
Le pareti sono discretamente isolate, ma la copertura è costituita da un pacchetto leggero.
Nel pomeriggio la stanza rimane inizialmente accettabile e diventa molto calda verso sera.
Dall'analisi della costruzione emerge che il tetto riceve molte ore di sole, ha una scarsa capacità di attenuare la sollecitazione dinamica e rappresenta la principale origine del carico.
Il progetto risolutivo potrebbe quindi intervenire sulla copertura, migliorare la schermatura della finestra e sfruttare la ventilazione notturna.
Lo scenario mostra perché l'orario nel quale compare il caldo può fornire indicazioni sul comportamento dell'edificio, ma la causa deve essere confermata attraverso l'analisi dell'involucro.
Sfasamento elevato e ventilazione notturna, binomio efficace
In un clima con giornate calde e notti più fresche, la combinazione sfasamento-ventilazione notturna è particolarmente favorevole: durante il giorno la struttura attenua e ritarda gli apporti; quando le condizioni esterne migliorano, le finestre possono essere aperte o la ventilazione può essere aumentata per scaricare il calore accumulato.
Le superfici interne vengono così riportate verso temperature inferiori prima dell'inizio del giorno successivo.
Se invece l'edificio rimane completamente chiuso anche durante la notte e non dispone di altri sistemi per rimuovere il calore, la massa continua progressivamente a caricarsi.
La strategia corretta è quella che prevede non soltanto dove accumulare l'energia, ma anche quando e come eliminarla.
Il vantaggio dell’inerzia può ridursi durante l'onda di calore
Una lunga sequenza di giornate molto calde accompagnata da notti altrettanto calde è una condizione particolarmente impegnativa.
La struttura non riesce a scaricare completamente il calore accumulato e parte da una temperatura progressivamente più elevata ogni giorno.
Il fenomeno non significa che l'inerzia diventi inutile: continua a smorzare le variazioni e a ridurre i picchi, ma non può creare una sorgente di raffrescamento che non esiste.
Con queste condizioni climatiche risultano ancora più importanti schermature, riduzione dei carichi interni e una buona ventilazione.
Rapporto comfort estivo e risparmio energetico
Un edificio può avere carichi di raffrescamento relativamente contenuti ma presentare temperature interne poco confortevoli se non dispone di climatizzazione e le strategie passive non sono adeguate.
Viceversa, un sistema attivo può mantenere una temperatura stabile anche in un involucro poco inerziale, consumando però più energia.
L'obiettivo dovrebbe essere ridurre i carichi e contemporaneamente mantenere condizioni interne stabili.
L'inerzia contribuisce soprattutto a smorzare e spostare i picchi, mentre l'isolamento limita il flusso.
Le schermature evitano parte degli apporti e la ventilazione permette di scaricarli quando le condizioni sono favorevoli.
È la combinazione di questi fattori a garantire il comfort senza pesare eccessivamente sulla bolletta energetica.
I requisiti energetici secondo la normativa
La normativa energetica italiana considera il comportamento estivo dell'involucro attraverso grandezze tecniche specifiche e verifiche riferite alle condizioni previste dal tipo di intervento.
Il D.M. 26 giugno 2015 sui requisiti minimi comprende verifiche sulle strutture opache attraverso massa superficiale e trasmittanza termica periodica.
Progettare accuratamente l'intervento di isolamento - Getty Images
Questo mostra anche perché lo sfasamento, pur importante per comprendere il fenomeno, non debba essere trasformato nell'unico parametro con cui dichiarare una parete conforme o performante.
Le prescrizioni applicabili devono essere verificate dal progettista rispetto a edificio, intervento, zona climatica e disposizioni vigenti.
Come confrontare due materiali destinati all’isolamento estivo
La conducibilità termica rimane il primo dato necessario perché determina lo spessore richiesto per ottenere una determinata resistenza termica.
Per il comportamento dinamico vanno aggiunti densità e calore specifico ma devono essere utilizzati per calcolare l'intero componente.
Se un isolante viene installato su una parete massiva, la massa della muratura avrà un peso importante nella risposta finale.
Se viene utilizzato in una copertura leggera, le caratteristiche dell'isolante e degli altri pannelli possono assumere un ruolo maggiore.
È decisiva anche la posizione degli strati che deve rimanere la stessa nel confronto.
Come progettare una copertura contro il surriscaldamento
La copertura richiede generalmente ancora maggiore attenzione perché può ricevere una sollecitazione solare molto intensa.
Il primo obiettivo rimane ottenere una resistenza termica adeguata.
Bisogna poi valutare la risposta dinamica del pacchetto, soprattutto quando la struttura portante è leggera.
La massa disponibile sul lato interno, il comportamento dell'isolante e degli altri strati, l'eventuale ventilazione del manto e la finitura esterna partecipano tutti alla prestazione.
Come raggiungere il comfort termico in mansarda - Getty Images
Rientrano nella valutazione anche lucernari e finestre da tetto.
Una piccola superficie trasparente non schermata può introdurre una quantità di energia significativa e rendere meno percepibile il miglioramento ottenuto sul pacchetto opaco.
Per la mansarda il progetto estivo corretto è quello che include contemporaneamente tetto, finestre e possibilità di ventilazione.
Come scegliere tra più soluzioni di isolamento
Una buona scelta deve partire dalla trasmittanza richiesta e dalla compatibilità del sistema con la costruzione.
Una volta effettuato questo primo controllo, è utile confrontare trasmittanza termica periodica, attenuazione, capacità termica e sfasamento dell'intera stratigrafia.
Va poi considerata la massa: una parete con cappotto esterno e muratura pesante verso l'interno si comporta diversamente da una controparete isolata internamente, anche se entrambe raggiungono una U simile.
Il confronto deve infine includere finestre, schermature e copertura, perché il punto debole estivo potrebbe non trovarsi nella parete che si sta analizzando, bensì nel tetto.
Pertanto, non è detto che il massimo valore di sfasamento coincide automaticamente con l'ottimizzazione dell'edificio.
Quando serve un calcolo termico dinamico più approfondito
La valutazione professionale diventa particolarmente utile nelle coperture leggere, nelle grandi vetrate esposte al sole, negli edifici con isolamento interno e nei progetti nei quali il comfort estivo rappresenta una priorità.
Il tecnico si occupa di:
- ricostruire le stratigrafie
- utilizzare i dati reali dei materiali
- calcolare le caratteristiche dinamiche secondo le norme applicabili.
Nei casi più complessi può essere opportuno analizzare l'intero edificio nel tempo, considerando contemporaneamente clima, irraggiamento, schermature, ventilazione e apporti interni.
Questo consente di capire non soltanto quante ore di sfasamento abbia una parete, ma a quali temperature arriveranno gli ambienti e in quali ore si presenteranno i carichi maggiori.
Il criterio decisivo è leggere la stratigrafia nel suo insieme.
Lo sfasamento fornisce informazioni su quando arriva il picco.
L'attenuazione dice quanto ne rimane.
Il comfort estivo nasce dall'equilibrio tra queste due informazioni e dalla capacità dell'edificio di evitare, accumulare e infine smaltire il calore.
Perché scegliere ROCKWOOL?
Il Gruppo ROCKWOOL, fondato nel 1937, è leader mondiale nella realizzazione di soluzioni sostenibili in lana di roccia che trovano applicazione in diversi settori, dal real estate ai trasporti, dall'orticoltura alla gestione delle risorse idriche.
La mission è quella di sviluppare prodotti che sfruttano le proprietà naturali della roccia per affrontare le sfide contemporanee: ridurre l'impronta energetica, proteggere persone, beni e ambiente, e creare spazi confortevoli, sicuri e salubri.
Quotato al NASDAQ di Copenaghen, ROCKWOOL conta circa 12.500 dipendenti con 42 stabilimenti produttivi che operano in tutto il mondo.
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