La progettazione integrata di impiantistica e involucro

L’importanza della progettazione dell’involucro edilizio e la sua efficacia in ogni stagione

Siamo in primavera, e a parte qualche ultimo colpo di coda dell’inverno (che negli ultimi tempi è sempre più mite a causa dei cambiamenti climatici) ci si avvicina al periodo caldo dell’anno, forse il più amato perché caratterizzato dal sole, dalle lunghe e luminose giornate e dal clima di vacanze. Ma anche dal caldo, che a volte risulta eccessivo anche alle nostre latitudini temperate. Infatti, agli inverni sempre meno rigidi e sempre più poveri di precipitazioni, si stanno contrapponendo estati sempre più calde e siccitose. Il clima mediterraneo, nel quale siamo immersi, si sta tropicalizzando. E’ un dato di fatto, reso evidente anche dai fenomeni meteorologici estremi che purtroppo si sono susseguiti con sempre maggior frequenza in Italia.

Questo per far capire che la vera sfida, da qui in avanti, sarà concepire edifici che ci proteggano più dal caldo che dal freddo, anche in quei contesti climatici in cui fino a qualche anno fa il surriscaldamento estivo non rappresentava un problema. Vediamo come è possibile impostare il progetto di un involucro edilizio efficiente sia in estate che in inverno, dotato della necessaria parte impiantistica che dipende dalle prestazioni dell’involucro (e non viceversa).

Il bilancio termico invernale

Prima di addentrarci nella descrizione delle strategie progettuali atte a progettare un involucro efficiente abbinato a impianti su misura, parliamo rapidamente del bilancio termico invernale.

Sostanzialmente si tratta di bilanciare dei flussi termici in uscita (dispersioni per trasmissione e ventilazione) con flussi termici in entrata (apporti solari e apporti interni), che transitano attraverso i componenti opachi e trasparenti dell’involucro edilizio:

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L’equazione del bilancio termico di un edificio contenuta nelle norme UNI TS 11300-1 che traduce la situazione sopra descritta può essere proposta in questa forma semplificata:

QH= (Qtr+Qve) - ngn (Qint+Qsol)

• Qtr = dispersioni per trasmissione attraverso gli elementi opachi e trasparenti [kWh/a]
• Qve= dispersioni per ventilazione attraverso le discontinuità dell’involucro edilizio (fessure, spifferi, ecc.) [kWh/a]
• Qint= guadagni (o apporti) interni dovuti alla presenza di persone, animali, apparecchiature che come effetto secondario emettono calore nell’ambiente (es. pc, frigoriferi, elettrodomestici, ecc.) [kWh/a]
• Qsol= guadagni (o apporti) provenienti dal Sole attraverso i componenti trasparenti dell’involucro ma anche da quelli opachi [kWh/a]
• Qh= quantità (teorica) di energia richiesta al generatore di calore per mantenere le condizioni di comfort termico indoor (tipicamente 20°C) [kWh/a].

Si capisce quindi che, per ottimizzare il bilancio termico invernale occorre agire su questi due fronti:

• Minimizzare le perdite per trasmissione e ventilazione
• Massimizzare i guadagni solari (quelli interni li consideriamo costanti).

In questo modo si minimizza la quantità di calore QH che un ipotetico generatore per riscaldamento dovrebbe fornire al sistema.

Per poter ridurre le dispersioni per trasmissione occorre agire sia sugli elementi trasparenti che su quelli opachi che disperdono verso l’esterno, verso il terreno o verso locali non riscaldati.

Dobbiamo quindi definire stratigrafie tali da minimizzare la loro Trasmittanza Termica (U), grandezza che indica la capacità di uno strato di materiale termicamente omogeneo di superficie pari a 1 m², spessore d [m] e conduttività l [W/m²K] di favorire il passaggio di calore quando la differenza di temperatura tra le due facce opposte è pari a 1K.

Essa rappresenta l’opposto della Resistenza termica (R) che invece misura la capacità dello stesso componente di opporsi al passaggio del calore.

Quindi: stratigrafie con alti valori di resistenza presentano bassi valori di trasmittanza, e viceversa.

L’isolamento termico dell’involucro edilizio è l’intervento più importante da eseguire soprattutto in occasione di ristrutturazione e riqualificazione di edifici esistenti, ma essendo un argomento molto vasto da poter affrontare in questo articolo, ne rimandiamo l’approfondimento ad altre fonti.

Le dispersioni per ventilazione possono essere minimizzate attraverso lo studio della tenuta all’aria dell’edificio.

Attenzione! Spesso si sente dire che “la casa deve respirare” ma questo è uno dei tanti pregiudizi che circolano nel mondo dell’edilizia e che va sfatato.

La casa non “respira” ma “traspira” nel senso che deve riuscire a smaltire l’umidità interna per diffusione, ma teniamo presente che attraverso le strutture edilizie viene smaltito solo il 2% circa della produzione di umidità giornaliera di un edificio.

Il resto dell’umidità in eccesso deve essere eliminata attraverso la corretta ventilazione naturale o, quando presente, l’impianto di ventilazione meccanica controllata (impianto caldamente consigliato per una qualità dell’aria sempre molto elevata all’interno dei nostri edifici).

Tornando alla progettazione della tenuta all’aria, le strategie per migliorarla e abbattere così le dispersioni per ventilazione riguardano soprattutto la sigillatura di ogni connessione tra gli elementi costruttivi, soprattutto quando siamo in presenza di costruzioni prefabbricate come quelle in legno, dove gli elementi costruttivi devono essere assemblati in cantiere.

A titolo puramente indicativo e non esaustivo si elencano i nodi costruttivi più vulnerabili per la permeabilità all’aria e necessitano quindi di particolare attenzione:

• Attacco a terra pareti -fondazione
• Attacco parete solai
• Attacco parete – copertura
• Colmo del tetto (per coperture inclinate)
• Nodo parete – balcone
• Nodo parete – serramento (giunto primario e giunto secondario)
• Passaggi impiantistici: forometrie, scatole di derivazione, corrugati, tubazioni varie, canali d’aria, canne fumarie, ecc.

Per poter quantificare il livello di permeabilità all’aria raggiunto a fine lavori è possibile effettuare il Blower Door Test (BDT). Si tratta di un test non invasivo, normato dalla UNI EN 13829, che permette di creare una differenza di pressione di 50Pa (prima in pressione e poi in depressione) tra l’esterno e l’interno dell’involucro edilizio, attraverso un ventilatore disposto in prossimità di un’apertura e collegato a un pc:

Al termine del test viene calcolato l’indice n50, che rappresenta la misura della permeabilità dell’involucro in funzione del suo volume e della differenza di pressione di 50Pa imposta: più il valore n50 è elevato, peggiore sarà la permeabilità dell’involucro analizzato.

Es. Un valore di n50 = 4 significa che con una differenza di pressione di 50 Pa il volume d'aria dell'edificio viene cambiato per 4 volte in un'ora.

Quali sono i valori ideali di n50?

Ecco alcuni valori richiesti dalle Agenzie di certificazione come CasaClima e Passivhaus:

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