Isolamento in EPS: una efficace e valida scelta per realizzare edifici sostenibili

L’EPS (Polistirene Espanso Sinterizzato) trova il proprio impiego d’elezione nella realizzazione di edifici a Energia Zero, grazie ai suoi parametri di sostenibilità ambientale e rispondenza ai requisiti per i materiali isolanti richiesti dai CAM Edilizia.

Qual è il miglior modo di essere sostenibile per un edificio?

Ridurre il più possibile il proprio impatto, garantendo un ambiente interno confortevole in tutto l’arco dell’anno. Questo obiettivo è raggiungibile anche grazie a un sistema di isolamento termico che consente di ridurre i consumi energetici per il riscaldamento e il raffrescamento degli edifici.

Questo tema è quanto mai di attualità in questo periodo storico in cui da una parte i costi energetici sono in aumento e dall’altra un numero maggiore di famiglie si trova in condizioni di disagio economico, per effetto della pandemia, e senza dimenticare le problematiche evidenziate dagli ultimi eventi che portano l’intera Europa ad una povertà energetica preoccupante.

L’isolamento degli edifici si può inserire nella cosiddetta architettura bioclimatica, una progettazione che coinvolge tutto ciò che l’uomo è in grado di sfruttare in maniera “gratuita” o quasi, di ciò che ci circonda, mettendoci un po’ di razionalità e ingegno. In altre parole, progettare bioclimatico significa utilizzare la natura come fonte di energia, luce, e la tecnologia innovativa come strumento per ottimizzare i rendimenti della macchina “casa”.

Gli edifici residenziali sono responsabili di circa il 40% delle emissioni di CO₂ e quelli terziari del 10%; la maggior parte dei consumi sono imputabili alle necessità di riscaldamento e raffrescamento degli ambienti. Conformemente alle linee strategiche generali della politica comunitaria, si indica nella riduzione dei consumi il primo passo per garantire una più efficace gestione energetica degli edifici. Le stime più recenti indicano un potenziale di risparmio pari a circa il 25 %, rispetto ai livelli attuali, da qui al 2030.

L’uso di fonti rinnovabili o di tecnologie a elevata efficienza energetica non hanno senso se non in un quadro di riduzione del fabbisogno, che per gli edifici significa, prima di tutto, un ottimo isolamento termico.

L’architettura e il clima

Oggi la casa ha funzioni complesse, ma resta sempre primaria quella condizione di comfort.

L’equilibrio termico casa-ambiente esterno, è determinato dai seguenti fenomeni:

• riscaldamento delle superfici esterne dovuto all’irraggiamento solare (diretto, diffuso, riflesso);
• guadagni di calore attraverso le finestre dovuti all’irraggiamento solare (diretto, diffuso, riflesso);
• scambi convettivi fra superfici esterne ed aria ambiente;
• scambi radiativi fra superfici esterne ed ambiente (dipendenti da temperatura ed remissività del cielo, dal terreno e dalle ostruzioni).

Costruire considerando il clima e la posizione geografica è il fondamento per un efficienza del sistema edificio-impianto, e il sole risulta essere da sempre una fonte importante di energia.

I valori di irraggiamento teorico per giornate limpide su superfici a diverse orientazioni ed inclinazione sono disponibili sotto forma di tabella in alcuni manuali, che permettono di calcolarne le quantità specifiche per la progettazione.

Diagrammi come sotto riportati forniscono le indicazioni per considerare l’energia radiata dal sole.

Gli standard per costruzioni sostenibili

In campo edilizio, il miglioramento della qualità ambientale è andato di pari passo con l’evoluzione dei limiti massimi di consumo, resi progressivamente più stringenti dopo la dimostrazione pratica dell’efficacia degli standard Niedrigenergiehaus e Passivhaus.

L’idea di base era di ottenere un involucro tanto efficiente da riuscire a garantire le condizioni di comfort ambientale conservando all’interno dell’edificio tutti i guadagni termici gratuiti disponibili. La tabella seguente dà un’idea dell’influenza percentuale delle diverse voci del bilancio energetico, a seconda del livello di consumo dell’edificio.

La tabella sottostante permette di constatare come l’evoluzione normativa abbia portato alla riduzione dei consumi e di pari passo alla innovazione dei componenti da utilizzare per realizzare edifici efficienti.

Un fabbisogno energetico così ridotto come quello garantito dal rispetto dello standard Passivhaus, equivalente a circa 150 litri di gasolio per il riscaldamento di un’abitazione da 100 m² lungo tutto un inverno, corrisponde ad una riduzione dei consumi superiore al 75% rispetto ad una Niedrigenergiehaus, e del 85/90% rispetto ad un edificio costruito in Italia nel rispetto della Legge n. 10/91 (il cui consumo tipico può essere individuato fra i 100 e i 150 kWh/m² anno).

Lo standard Passivhaus si basa sul miglioramento prestazionale di elementi comunque necessari in un edificio, vale a dire l’involucro opaco, le finestre e l’impianto di ventilazione meccanica, senza bisogno di introdurre componenti complessi, né richiedere cambiamenti significativi alle abitudini degli utenti. Le strategie da adottare per ottenere i livelli di consumo previsti, pur precisando che sono valide nel clima continentale tedesco e, quindi, non possono essere acriticamente traslate in altri contesti, possono essere così riassunte:

1. iperisolamento delle chiusure opache e assente di ponti termici;
2. vetrate ad alte prestazioni, opportunamente dimensionate per la captazione solare;
3. tenuta all’aria dell’involucro ed impianto di ventilazione meccanica con recuperatore di calore ad alta efficienza.

In particolare, per quanto riguarda il primo punto, il rispetto dello standard Passivhaus, nel contesto tedesco, richiede valori di trasmittanza termica U attorno ai 0,10 W/m²K per la copertura, 0,13 W/m²K per le pareti perimetrali verticali e 0,20 W/m²K  per i solai su cantine o altri spazi non riscaldati.

Per raggiungere valori di questo tipo, evidentemente al di fuori della portata delle murature tradizionali, sono necessari spessori di isolante superiori a 25 cm, che in alcune situazioni possono anche raggiungere i 40 cm.

Una seconda modalità di progettazione è rappresentata dal protocollo svizzero Minergie, che certifica la sostenibilità degli edifici nuovi o riqualificati, con un'attenzione particolare al comfort abitativo. Ai fini della certificazione Minergie è importante che tutto l'edificio venga considerato come un sistema integrato: l'involucro dell'edificio, ma anche gli impianti domestici.

I requisiti che devono essere sodisfatti per ottenere questa certificazione sono:

• Attenzione all'isolamento dell'involucro dell'edificio.
• Controllo del cambio dell'aria per tutto l'anno.
• Valore limite Minergie (parametro energetico pesato).
• Verifica del comfort termico estivo.

Gli edifici a energia zero

Per quanto importante, l’isolamento termico non è l’unico aspetto da tenere in considerazione nella progettazione di edifici sostenibili. Costruire edifici a energia zero, ovvero nZEB, oggi è obbligatorio da dispositivi legislativi europei e nazionali.

Gli edifici a energia zero sono progettati e costruiti per avere un fabbisogno energetico molto basso e inquinare meno rispetto alle abitazioni costruite in maniera tradizionale. Energia zero si propone come nuovo edificio capace di coniugare materiali, sistemi e processi innovativi per giungere alla riduzione drastica del carico ambiente durante la fase di gestione e garantire il minimo carico ambientale durante la fase di realizzazione, ma anche di demolizione e recupero/riciclo delle macerie.

Un edificio così concepito è dotato di un manuale di gestione-manutenzione, è corredato dai cicli di vita dei materiali impiegati che include tutto il processo e non solo gli aspetti energetici.

É possibile costruire edificio a energia zero sia nell’ambito dell’edilizia residenziale che di quella industriale o dei servizi. I progetti sono differenti a seconda delle esigenze degli utilizzatori finali, in modo da garantire razionalità ed efficacia delle forme e degli spazi. Ma non mancano elementi comuni: il consumo di energia per riscaldare, condizionare, produrre acqua calda sanitaria, ventilazione ed illuminazione è coperto dalla produzione di energia da fonti rinnovabili; il consumo idrico è minimizzato con sistemi di riutilizzo delle acque piovane e delle acque grigie per il funzionamento di lavatrici e scarichi.

In base all’analisi bioclimatica del sito e alla verifica di materiali e componenti, inclusa l’analisi di impatto ambientale nel loro ciclo di vita, si devono individuare le soluzioni più idonee per serramenti ad alte prestazioni, pareti opache come i sistemi costruttivi ICS-SAAD, ventilazione a recupero di calore, domotica, cogenerazione, distribuzione calore/freddo.

Come raggiungere gli obiettivi di zero energia

Gli edifici a energia zero possono essere realizzati su tutto il territorio nazionale modificando in modo opportuno le caratteristiche dei componenti in base alle situazioni climatiche. La nostra penisola è molto estesa con temperature ed irraggiamento solare molto diversi fra zona e zona. Non è quindi possibile identificare una soluzione ideale, valida per tutti, ma deve essere adattata alla località in cui l’edificio verrà costruito.

Per raggiungere l'obiettivo di zero energia non possono mancare alcuni elementi:

• Analisi della temperatura esterna.
• Analisi della radiazione solare.
• Disposizione dei locali in funzione del clima.
• Presenza di schermi solari per ombre passive ed attive.
• Adozione di pannelli solari e fotovoltaici.
• Utilizzo di condizionamento a pannelli radianti con caldaia a condensazione e/o pompa di calore.
• Ventilazione controllata con scambiatore di calore.
• Utilizzo sorgenti di calore adiabatiche per raffrescamento estivo.
• Iperisolamento tetti, pareti e fondazioni con EPS.
• Serramenti esterni e facciate trasparenti con telai in PVC e vetri doppi/tripli di tipo innovativo.
• Elementi di trasporto fluidi e luce.
• Realizzazione di tetto, pareti, solai e sottofondazioni utilizzando EPS di tipo tradizionale ed elasticizzato per migliorarne l'isolamento acustico.

I vantaggi dell’EPS come materiale isolante

Tra i materiali isolanti, l’EPS rappresenta una valida soluzione. Sotto forma di lastre, viene infatti impiegato nei tetti a falde e piani, nelle pareti verticali esterne e interne, nei pavimenti e nei soffitti, nei solai e nelle fondamenta. Sono applicazioni che gli hanno conferito una solida posizione nel panorama dei materiali isolanti e che sfruttano a pieno le sue peculiari caratteristiche: bassa conduttività termica, resistenza all’umidità e agli agenti chimici e biologici.

Negli edifici a energia zero, una particolare attenzione merita l’isolamento termico della copertura che porta importanti benefici energetici. Il calore, infatti, tende a muoversi verso l’alto e oltre un terzo dell’energia si disperde attraverso una copertura mal isolata. Se questa, al contrario, è ben protetta permette non solamente un elevato comfort abitativo, ma anche un buon risparmio energetico: la richiesta di combustibile è minore, le emissioni di biossido di carbonio sono inferiori e si riducono infine i costi di riscaldamento.

Il tetto a falde termoisolato diventa in questo caso la soluzione ideale che, accompagnata dall’impiego di lastre in Polistirene Espanso Sinterizzato, può costituire un sistema in grado di fornire risposte valide ed economiche. Chiamato anche “a copertura discontinua” il tetto a falde termoisolato è costituito da un insieme di strati ed elementi funzionali che soddisfano i requisiti della copertura e può essere senza o con strato di ventilazione. Nel primo caso la copertura controlla solo la trasmissione del calore attraverso un apposito elemento termoisolante, mentre nel secondo regola anche il comportamento termoigrometrico.

La presenza di una buona camera di ventilazione è essenziale per lo smaltimento dell’aria calda. Quando l’aria passa fra il manto di copertura e l’isolante, si crea una corrente che elimina l’umidità in eccesso e, nei mesi caldi, rinfresca l’ambiente.

Il calore che si sviluppa sulla struttura di una copertura ventilata è inferiore del 20% rispetto ad una copertura senza ventilazione, con conseguente maggior comfort per gli abitanti dell’edificio.

Tra le applicazioni più innovative dell’EPS in edilizia figurano i sistemi ICF-SAAD (Insulating Concret Form - Sistemi Ad Armatura Diffusa). Si tratta di elementi costruttivi che sono caratterizzati da una struttura a setti portanti in cemento armato, isolati con “casseri a rimanere” in polistirene espanso. Essi coniugano la resistenza meccanica del calcestruzzo gettato in opera con la capacità di isolamento termico dell'EPS, posto sia sulla faccia interna che su quella esterna del fabbricato.

Questi sistemi, oltre ad isolare termicamente, permettono di realizzare strutture monolitiche altamente performanti grazie alla sinergia tra la resistenza alla compressione del calcestruzzo e alla trazione dell'acciaio. Questo garantisce una grande affidabilità strutturale anche in condizioni limite, quelle che si sviluppano durante un sisma. Gli edifici realizzati con questo sistema, infatti, rispondono adeguatamente alla legislazione nazionale vigente in materia.

Il sistema è costituito da due tipologie di elementi, verticali e orizzontali. I primi sono utilizzati per la realizzazione di pareti portanti, tamponamenti esterni e tramezzi interni; i secondi per creare i primi solai, i solai intermedi e quelli di copertura.

La struttura e la modalità costruttiva del sistema fa sì che il suo utilizzo riduca sia i tempi di realizzazione degli edifici (non è necessario attendere i tempi di maturazione del calcestruzzo per rimuovere le opere previsionali di contenimento) che i costi connessi, grazie alla facilità di mobilitazione e stoccaggio dei componenti, la semplicità di posa, la riduzione dei macchinari e del personale necessari in cantiere. Aspetto non trascurabile, l'impiego di questa soluzione garantisce una maggiore sicurezza sul cantiere, a vantaggio degli operatori.

EPS e ambiente

L’EPS è un materiale di per sé sostenibile. Lo dimostra lo studio di LCA effettuato da AIPE per valutare il carico ambientale medio di ciclo-vita dei sistemi industriali che consentono di realizzare prodotti in EPS.

L’analisi ha preso in considerazione ogni operazione necessaria alla produzione dell’EPS per valutarne gli impatti ambientali “dalla culla al cancello” (“from cradle to gate”), distinguendo due diversi livelli principali, o sottosistemi, relativi a specifiche attività produttive: produzione dei granuli di Polistirene espandibile (PS), incluse le operazioni di stoccaggio e trasporto; formatura dei prodotti in EPS a partire dai granuli di polistirene espandibile.

Per quanto riguarda il fine vita, le fasi analizzate nello studio hanno riguardato il riciclo degli scarti EPS sia di tipo chiuso, interno al processo aziendale stesso, sia di tipo aperto, in cui gli scarti sono destinati a realtà esterne all’azienda stessa.

EPS e CAM edilizia

Un importante ambito di applicazione per l’EPS da riciclo è proprio l’edilizia: l’EPS di “seconda vita” viene infatti miscelato in percentuali variabili al prodotto vergine per ottenere materiali isolanti altamente performanti, rendendo gli edifici in cui viene utilizzato questo materiale ancora più sostenibili. Si tratta di un esempio concreto di riutilizzo dell’EPS a fine vita attraverso un circuito virtuoso di riciclo che raccoglie e permette di produrre con riciclato nuove lastre termoisolanti per edifici energeticamente efficienti e sempre più sostenibili per le città di domani.

Regolamenti e normative rivolti a questo settore applicativo identificano in modo dettagliato le prestazioni richieste ai diversi prodotti che vi appartengono e favoriscono l’utilizzo di materiali isolanti con contenuto di riciclato al fine di incentivare un’edilizia energeticamente efficiente e sostenibile.

Per accedere al Superbonus 110%, infatti, è necessario che i materiali isolanti impiegati per gli interventi di efficientamento energetico siano certificati nel rispetto dei CAM Edilizia, secondo il Decreto dell’11 ottobre 2017 che contempla i Criteri Ambientali Minimi per l’affidamento di lavori di progettazione per nuove costruzioni, ristrutturazioni e manutenzione. 

Il protocollo è composto da criteri a cui si deve dichiarare la conformità attraverso la verifica delle prestazioni richieste. Nel caso specifico del Superbonus, i materiali isolanti devono dichiarare di contenere una percentuale minima di materiale riciclato. Ogni materiale isolante ha clausole differenti. L’EPS deve possedere una percentuale di riciclato dal 10 al 60% e questa deve essere dichiarata attraverso modalità che prevedono l’intervento di un ente terzo verificatore.

I prodotti isolanti in EPS rispondono appieno alla normativa vigente che prevede l’utilizzo di materiali compatibili con l’ambiente, perché possono contenere un’elevata percentuale di EPS riciclato, fino al 60% e garantire al contempo le altre prestazioni richieste per il corretto isolamento termico degli edifici.

É la prima volta che ad un incentivo fiscale viene data un'elevata valenza ambientale e l’inserimento di questa clausola implica che i materiali isolanti in EPS, e non solo, vengano considerati uno strumento importante per sostenere un’edilizia eco-sostenibile e orientata alla circolarità, dato che viene richiesto un contenuto minimo di riciclato.