I laterizi a vista come sistema di «moisture buffering» per gli isolanti naturali

La ricerca condotta ha permesso di valutare l’utilizzabilità di alcune tipologie di isolanti in costruzioni basate sull’impiego del laterizio, evidenziando il ruolo che può giocare quest’ultimo (con la sua massa) nel mantenere bassi i contenuti d’acqua all’interno degli stessi isolanti, aumentandone l’efficienza. Il laterizio «faccia a vista» è capace di ridurre i contenuti d’acqua in esercizio a carico di isolanti fibrosi migliorandone la prestazione «energetica».

Tabella 1. Quadro sinottico delle stratigrafie oggetto di analisi e dei gruppi di simulazioni.

Gli sviluppi normativi nazionali e regionali stanno incentivando il mondo dell’edilizia all’utilizzo di materiali isolanti a basso impatto ambientale, in una logica di sostenibilità del processo edilizio. Esempio ne è l’adozione del protocollo Itaca da parte di alcune regioni italiane, con la promozione di soluzioni costruttive orientate alla bioedilizia. Contemporaneamente, la necessità di ridurre le emissioni di CO2 in seguito al Protocollo di Kyoto, ha spinto il mondo dell’edilizia a contenere i consumi energetici, introducendo forti limiti sulle trasmittanze termiche e spingendo verso un iperisolamento dell’involucro (si vedano DL 192/05, DL 311/06 e Dpr 59/2009).
Ne è derivata una tendenza crecente all’impiego, anche in soluzioni costruttive massive con rivestimenti esterni in laterizio faccia a vista, di isolanti naturali (a base di legno o lana di diversa natura) in elevati spessori, in virtù della diffusa convinzione che ad una parete in laterizio (quindi permeabile al vapore) si debbano necessariamente associare sistemi di isolamento a pari o superiore permeabilità.

Se da un lato questa convinzione può trovare positivi riscontri, in quanto una maggiore permeabilità al vapore facilita potenzialmente la diffusione verso l’esterno dell’umidità prodotta internamente agli ambienti, dall’altra tuttavia, questi tipi di isolanti manifestano anche una marcata igroscopicità e pertanto possono generare problematiche di ritenzione dell’acqua e conseguente riduzione della propria conducibilità termica. A tale proposito l’ Università Politecnica delle Marche (AN), qui riportato in sintesi, ha effettuato uno studio per valutare l’utilizzabilità di alcune tipologie di isolanti in costruzioni basate sull’impiego del laterizio, evidenziando il ruolo che può giocare questo materiale (con la sua massa) nel mitigare i contenuti d’acqua all’interno degli stessi isolanti, aumentandone di conseguenza l’efficienza.
Dal punto di vista metodologico l’indagine è stata condotta analiticamente, valutando la prestazione in regime termico e igrometrico dinamico di pareti faccia a vista multistrato, caratterizzate dalla stessa trasmittanza termica stazionaria, all’interno delle quali sono state inserite due differenti tipologie di isolanti termici, scelti in quanto rappresentativi di due differenti classi di prodotti:
- isolanti naturali mediamente igroscopici a media permeabilità al vapore (sughero e similari);
- isolanti naturali fortemente igroscopici ed ad alta permeabilità al vapore (lana di legno e similari).
Nello studio, si sono fatte di volta in volta variare alcune caratteristiche delle soluzioni costruttive, che intervengono nella capacità di accumulo e permeabilità del mattone faccia a vista e che condizionano il comportamento igrometrico dello strato di isolante interposto, in particolare:
- lo spessore e la massa esterna dello strato di laterizio (8, 12, 25 cm di spessore);
- la tipologia di mattone faccia a vista (diversa capacità di assorbimento: FV TIPO/A, FV TIPO/B e FV TIPO/C);
- la tipologia di isolante termico (sughero e lana di legno);
- la capacità di adsorbimento del vapore da parte del laterizio esterno.

Isoterme di adsorbimento dei laterizi a confronto con quella della lana di legno.

In una prima fase di simulazione, al fine di indagare l’influenza dello spessore della parte massiva in laterizio, le pareti non sono state poste a pari trasmittanza termica stazionaria. Per estremizzare il comportamento e comprendere l’influenza della massa sulla prestazione dell’isolante, si è introdotta inoltre una soluzione con forato esterno da 25 cm (non faccia a vista).
In una seconda fase, il valore di trasmittanza termica delle stratigrafie è stato imposto pari a 0,34 W/m2K (a tal fine si è fatto variare lo spessore dell’isolante termico, mantenendo costanti le dimensione dei restanti elementi).
Il primo risultato ottenuto dalle simulazioni riguarda la variazione della resistenza termica dovuta al contenuto d’acqua in esercizio per i materiali isolanti nelle diverse soluzioni costruttive. In sintesi la lana di legno, a causa dell’elevata igroscopicità, accumula un grande quantitativo di acqua rispetto al sughero e pertanto subisce un maggiore incremento della conducibilità termica, fino al 24%-27% in tutti e tre i casi. Le variazioni correttive di conducibilità termica in esercizio suggerite dalla norma UNI 10351, Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore, risultano essere del 10% per il sughero e del 20% per la fibra di legno, quindi inferiori rispetto alle variazioni ottenute.
Nelle soluzioni costruttive prese in esame, per un corretto dimensionamento degli isolanti, occorrerebbe infatti considerare un incremento della resistenza termica (e quindi dello spessore) del materiale, pari al 27% nel caso della lana di legno e del 14% nel caso del sughero.

Variazione percentuale della conducibilità termica del sughero e della lana di legno al variare dello spessore della massa esterna (media annuale).

Per ciò che concerne l’influenza della massa esterna sulle prestazioni degli isolanti la scelta di parametrizzare le caratteristiche dei mattoni faccia a vista è stata fatta al fine di valutare come queste possano influenzare la prestazione degli isolanti termici naturali, e in particolare per capire se un mattone con capacità di adsorbimento superiore rispetto a un isolante fortemente igroscopico sia in grado di accumulare acqua in luogo dell’isolante, preservando le proprietà coibenti di quest’ultimo.
In tutti e tre i casi analizzati, a causa delle basse temperature e dell’elevata percentuale di umidità relativa dell’aria esterna e interna nel periodo invernale, l’isolante in lana di legno accumula acqua. Ciò avviene fino al mese di marzo, in seguito, durante la stagione primaverile ed estiva, si manifesta una graduale asciugatura dell’isolante, con conseguente riduzione della conducibilità termica.
In generale il laterizio, fungendo da «tampone igroscopico» per l’acqua contenuta nell’isolante, fa sì che tendenzialmente durante tutto l’anno la conducibilità termica della lana di legno si mantenga al di sotto di quella riscontrata nelle altre due stratigrafie analizzate, salvo un picco in fase invernale. L’utilizzo di un laterizio con struttura porosa, capace di adsorbire elevate quantità di vapore, migliora la prestazione «energetica» di un isolante naturale a esso accoppiato.

In conclusione, si desume che gli isolanti di natura igroscopica impiegati in stratigrafie di pareti rischiano di vedere ridotta la propria resistenza termica (rispetto al valore « a secco») in relazione al contenuto d’acqua che accumulano su base giornaliera e stagionale. I risultati di questa ricerca mostrano come tali riduzioni di prestazione possono raggiungere fino al 27% per un isolante fibroso fortemente igroscopico e al 14% per un isolante a media igroscopicità, valori comunque maggiori rispetto a quelli indicati dagli standard normativi di riferimento. Lo studio dimostra tuttavia che le soluzioni costruttive in laterizio possono ridurre tali problemi, fungendo essi stessi da «tampone igroscopico». In virtù delle proprie caratteristiche igrometriche.