Ponti termici nei balconi: analisi delle criticità e possibili soluzioni

Con l’obbiettivo di risanare e valorizzare un patrimonio edilizio fortemente colpito da degrado e inefficienza il mondo dell’edilizia vede proliferare un elevato numero di interventi, sia da parte dei privati, che da parte dalle pubbliche amministrazioni.

È stata posta una sempre crescente attenzione verso le tematiche legate all’efficientamento energetico e all’importanza di adottare soluzioni che garantiscano una migliore qualità del comfort abitativo.

Dobbiamo tenere presente che quando si interviene su edifici esistenti occorre effettuare delle attente valutazioni preliminari al fine di identificare gli interventi che assicurino la qualità del risultato finale. Per questo si ritiene particolarmente utile approfondire le tematiche riguardanti i ponti termici, spesso sottovalutati.

Il passaggio di calore attraverso nodi costruttivi mal progettati o logorati, comporta causa di discomfort locale, generando quindi punti in cui si hanno formazione di condensa cronica o altre patologie che deteriorano i componenti murari compromettendo a volte anche l’intero edificio.

I balconi, definiti come strutture in aggetto all’edificio, sono senza dubbio uno degli elementi più esposti ad agenti atmosferici e quindi a degrado. Approfondiamo perché questo nodo risulta particolarmente complesso, cercando di dare diversi spunti sia quando ci si occupa di ristrutturazioni in generale, sia quando la ristrutturazione consiste nell’applicazione di coibenti su facciate esistenti. Infatti, molti degli interventi in campo edilizio hanno riguardato l’isolamento a cappotto esterno come soluzione per abbattere i consumi energetici e dare un nuovo aspetto all’estetica dell’edificio.

Ponti termici: definizioni e metodologie di calcolo

I balconi rappresentano uno dei ponti termici che, in base alla conformazione del fabbricato, possono influenzare particolarmente il comportamento dell’edificio; per questo risulta particolarmente importante tenerne conto e analizzare puntualmente i nodi.

Si ricorda il concetto di ponte termico, la cui definizione più esaustiva è data dalla norma UNI EN ISO 10211, ed è identificato come parte dell’involucro edilizio dove la resistenza termica cambia in modo significativo a causa di discontinuità materiche o dimensionali.

Tali discontinuità sono dovute principalmente a:

• compenetrazione totale o parziale di materiali con caratteristiche termoigrometriche diverse
• variazioni geometriche di spessori o materiali
• differenze tra l’area della superficie disperdente interna e quella esterna.

Il flusso di calore che attraversa il centro di una parete può essere considerato monodimensionale, così come lo è per tutte le aree dell’edificio in cui vi è continuità materica. In corrispondenza di un ponte vi è una distorsione del campo termico in cui il flusso stesso diventa bi o tridimensionale causando un aumento della trasmittanza termica.

Occorre precisare che quando si parla di ponti termici si distinguono trasmittanza termica lineica (ψ [W/m∙K]) definita come flusso termico in regime stazionario diviso per la lunghezza e la differenza di temperatura tra gli ambienti posti a ciascun lato del ponte termico.

Il balcone ricade in questa categoria di ponte termico lineare, caratterizzato da flusso termico monodimensionale e sezione trasversale uniforme in una direzione.

I ponti termici puntuali invece sono contraddistinti da trasmittanza termica puntuale (χ [W/K]) calcolata come flusso termico in regime stazionario diviso per la differenza di temperatura tra gli ambienti posti a ciascun lato del ponte termico, in cui possiamo considerare il flusso termico tridimensionale.

Possiamo affermare quindi che quando si parla di valutazione di un ponte termico si intende l’identificazione, a seconda del tipo di ponte, della sua trasmittanza termica lineica o puntuale.

PER APPROFONDIRE LEGGI ANCHE Isolamento termico e ponti termici: come riconoscerli e quali soluzioni tecniche adottare
Quando si parla di riqualificazione energetica dell’involucro edilizio è importante individuare i ponti termici, le condizioni perchè si generano, e capire come correggerli.

Per la valutazione dei ponti termici si fa riferimento alla UNI EN ISO 14683:2018 “Ponti termici in edilizia – Coefficiente di trasmissione termica lineica – Metodi semplificati e valori di riferimento” che individua quattro metodologie di calcolo:
- Analisi numerica, denominata anche FEM (Finite Elementi Method): secondo quanto riportato nella norma UNI EN ISO 10211:2018 “Ponti termici in edilizia – Flussi termici e temperature superficiali – Calcoli dettagliati”.

Questo tipo di valutazione prevede una semplificazione del ponte dal punto di vista geometrico e stratigrafico e la definizione della dimensione minima di ogni lato del nodo al fine di considerare nel calcolo tutto il campo termico effettivamente deformato dalla presenza del ponte.

Oltre a definire le conducibilità termiche di progetto dei materiali presenti, è necessario definire le condizioni al contorno quali temperature interne ed esterne, resistenze termiche superficiali e i confini adiabatici (zone in cui non vi è flusso termico). L’analisi agli elementi finiti rappresenta sicuramente la metodologia più precisa per la valutazione dei ponti termici, permette di arrivare ad un livello di accuratezza del ± 5%.

Ad oggi ci sono numerosi software di calcolo per la modellazione di questi nodi, dai più ai meno specifici, rappresentano un valido supporto per i progettisti.

• Utilizzo di atlanti dei ponti termici: conformi alla UNI EN ISO 14683 forniscono uno strumento ideale per una rapida valutazione di questi elementi, che consiste nella consultazione di abachi in cui sono schematizzate le tipologie di ponte termico più ricorrenti. Una volta individuato il ponte termico che meglio rappresenta il caso in esame si utilizza la formula proposta in cui bisogna inserire le dimensioni e le caratteristiche reali degli elementi considerati. Si trova così la trasmittanza termica lineare. Questa metodologia, meno flessibile e accurata della precedente consente un’accuratezza del ± 20%.
• Metodi di calcolo manuale: sempre in accordo con la UNI EN ISO 14683, esistono diversi metodi per effettuare questo tipo di calcolo, la maggior parte dei quali applicabili solo a situazioni specifiche. Utilizzando questa metodologia non è facile determinare l’accuratezza, proprio perché il calcolo fa riferimento a ponti termici specifici, si stima comunque un’accuratezza del ± 20%.
• Utilizzo di valori standard: si utilizzano dei valori tabellari, divisi secondo le varie tipologie di ponte termico e riportati nell’Appendice C della norma UNI EN ISO 14683:2018. Questo metodo risulta molto approssimativo ed è possibile ricondurvi casistiche limitate, spesso diverse dalla situazione reale, con una accuratezza stimata del ± 50%.

Per chi volesse approfondire tematiche riguardanti la modellazione agli elementi finiti si rimanda al seguente articolo

È bene precisare che la normativa di riferimento per la determinazione della prestazione energetica degli edifici, la UNI TS 11300 specifica in quali casi è possibile adottare metodologie di calcolo semplificate e quando è necessario procedere con valutazioni più accurate. La revisione del 2014 di tale normativa ha modificato considerevolmente l’approccio alla valutazione dei ponti termici: viene escluso l’utilizzo di valori tabellari al fine di quantificare il più correttamente possibile l’energia dispersa da queste discontinuità.

I ponti termici però non sono solo elementi in cui vi è una importante dispersione del flusso di calore, sono zone critiche anche per quello che riguarda la possibilità di formazione di condensa, superficiale o interstiziale, di infiltrazioni d’acqua, di crescita di muffe. La modellazione agli elementi finiti è l’unica metodologia che permette di identificare con precisione se il nodo analizzato presenta una di queste criticità. È di particolare importanza non solo nei casi di nuova costruzione, in cui già in fase preliminare è bene approfondire queste tematiche, ma soprattutto quando si trattano ristrutturazioni di edifici esistenti. In questi casi infatti geometria del nodo, materiali, spessori etc. sono totalmente vincolati allo stato di fatto e bisogna valutare puntualmente come intervenire al fine di identificare la soluzione maggiormente performante che porti a dei reali benefici.

Le cause che rendono il ponte termico del balcone un elemento critico

Come prima cosa capiamo quali sono le principali criticità dell’elemento balcone ed in particolare del ponte termico ad esso legato.

L’obbiettivo è quello di affrontare la ristrutturazione in modo consapevole, un’attenta progettazione può infatti prevenire e limitare molti dei problemi che tipicamente affliggono le strutture in aggetto.

I balconi sono costituiti da una soletta ancorata al solaio interno, la pavimentazione, il frontalino e il sottobalcone, anche detto cielino, ognuno di questi elementi può essere soggetto a deterioramento. Possiamo identificare cause di degrado intrinseche, legate ad una errata progettazione o realizzazione di questo elemento, e cause estrinseche, legate quindi ad agenti esterni come pioggia, vento etc, che naturalmente con il passare degli anni danneggiano queste superfici.

Non bisogna sottovalutare gli effetti dovuti alle cause estrinseche perché se inizialmente si manifestano esternamente quando trascurati possono portare a problemi molto più gravi, arrivando addirittura a problemi di tipo strutturale.

Macchie ed efflorescenze, distacchi di intonaco, ossidazione delle parti metalliche come ad esempio dei parapetti, crepe e fessurazioni, sono solo alcuni dei problemi che tipicamente affliggono i balconi.

Interventi di manutenzione ordinaria come il rifacimento dei frontalini e del sottobalcone, ripristino di ferri ammalorati o ricostruzione della pavimentazione garantiscono una maggiore vita di questo elemento, consentendo di posticipare o in alcuni casi di evitare interventi maggiormente invasivi.

Se il degrado del balcone è invece dovuto a cause intrinseche l’unica cosa da fare è individuarne l’origine e capire come poter agire per risolvere in maniera definitiva il problema. In particolare, quando abbiamo a che fare con deterioramento sintomatico e continuo è molto probabile sia legato alla presenza del ponte termico oggetto di indagine. Senza analizzare puntualmente i degradi e i problemi che tipicamente affliggono l’elemento balcone, vediamo quali tra questi possono essere riconducibili a questo ponte termico lineare.

Li dove si stacca la soletta e prende forma il ponte termico lineare del balcone è sicuramente una delle zone dell’edificio più soggetta a infiltrazioni e umidità per diversi motivi.

La presenza di acqua ed in particolare di umidità sono i principali nemici dei componenti edilizi. Quando piove l’acqua bagna la muratura esterna: aggetti, sporgenze e balconi fungono in parte da riparo per le aree di parete subito sottostanti, le porzioni successive invece riceveranno un apporto diretto di acqua.

Per effetto della gravità l’acqua contenuta nella muratura scorrerà verso il basso, andando inevitabilmente a raggiungere la soletta del balcone. Quindi, oltre a ricevere l’apporto diretto della pioggia l’innesto del balcone rappresenta l’elemento che più degli altri è sollecitato dall’acqua e dall’umidità: maggiore è l’umidità all’interno dell’elemento, maggiore sarà il valore del ponte termico ad esso correlato.

Altra criticità è data dalla presenza di serramenti, in particolare delle porte finestre, sempre presenti negli elementi balconati, e delle relative soglie, che rappresentano le zone di passaggio tra l’interno e l’esterno dell’edificio. È bene che le soglie siano posizionate con un’adeguata pendenza verso l’esterno, e che siano sigillate in modo da raccordarsi con l’impermeabilizzazione sottostante. È proprio in corrispondenza delle soglie che è fondamentale sia eseguita un’impermeabilizzazione a regola d’arte: il gradino che dovrebbe assicurare un salto di quota e la battuta del serramento sul solaio e sugli stipiti richiedono particolare attenzione nella realizzazione di questo nodo, facilmente attaccabile da infiltrazioni. Inoltre, col tempo, il telaio del serramento tende a deformarsi portando spesso a vuoti o piccole variazioni dimensionali che consentono inevitabilmente il passaggio dell’acqua.

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È bene ricordare poi che in corrispondenza di soglie e marcapiano vi è la maggiore concentrazione di sforzi meccanici negli edifici, in cui vi sono variazioni di tensioni o riduzioni di sezioni. Questo fenomeno, porta inevitabilmente a maggiori sollecitazioni sia dal punto di vista strutturale che termoigrometrico e può essere causa di fessurazioni o lesioni, che risultano particolarmente sensibili alle infiltrazioni di acqua piovana.

Sempre maggiori studi approfondiscono questa tematica, di come al variare dei carichi vari anche la conduttività degli elementi che sono maggiormente sollecitati. Ad esempio, anche la larghezza del balcone, influenza il valore di trasmittanza termica lineare del ponte termico ad esso associato: considerando gli stessi materiali, con le medesime stratigrafie, per sbalzi maggiori si avrà un valore di ponte termico maggiore rispetto un balcone con una larghezza più contenuta.

Senza scendere nel dettaglio della corretta progettazione dell’elemento balcone, ricordiamo alcuni accorgimenti da tenere in considerazione quando si interviene su queste strutture. È di fondamentale importanza la corretta realizzazione del massetto delle pendenze, progettato per favorire lo smaltimento delle acque meteoriche per evitare la formazione di accumuli e ristagni d’acqua. Per fare questo è bene prevedere anche opportuni sistemi di scarico delle acque pluviali, dimensionando condotti secondo quanto indicato dalla norma UNI EN 12056.

Altro ruolo cardine è svolto dagli strati impermeabilizzanti. A seconda delle condizioni iniziali della struttura e del tipo di criticità riscontrata, è possibile agire in diversi modi: tramite impermeabilizzazione in sovrapposizione della pavimentazione esistente, impermeabilizzazione successiva alla rimozione della pavimentazione, o prevedendo nei casi più gravosi, la demolizione e successivo ripristino della pavimentazione e del massetto. In ognuno di questi casi, comunque, lo strato di tenuta all’acqua deve essere realizzato per garantire la continuità dell’elemento, cercando di assicurarne la perfetta aderenza soprattutto in corrispondenza di giunti strutturali, attacchi delle ringhiere, scarichi e in tutti quei punti in cui convergono più elementi.

Ad oggi sul mercato sono presenti innumerevoli tipologie di prodotti impermeabilizzanti come guaine bituminose, malte cementizie bicomponenti o monocomponenti, impermeabilizzazioni sintetiche, etc, caratterizzati da elasticità, resistenza meccanica, adesione, molto diverse tra loro. È bene identificare con cura il tipo di prodotto da utilizzare: tale scelta è fortemente dipendente dalle caratteristiche originarie del manufatto, dallo stato di conservazione e dal tipo di intervento che si intende realizzare.

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