Manti permeabili per tetti “traspiranti”

L’opinione comune associa il funzionamento di una copertura ventilata al solo “effetto camino”. In realtà nei sistemi a manto discontinuo gran parte dell’aria in intercapedine si disperde attraverso i giunti con benefici effetti di raffrescamento.

La ventilazione in copertura rappresenta, nel panorama edilizio, una tecnica costruttiva consolidata. La sua efficienza per il controllo dell’umidità e del surriscaldamento è affermata da tempo in letteratura [1–7]. Il principale riferimento teorico per il dimensionamento del canale di ventilazione negli elementi costruttivi è basato sulla cosiddetta teoria classica della ventilazione [8]. Essa si fonda sull’analogia tra le modalità secondo cui avviene la cessione o acquisizione di calore da parte di un fluido in moto in un condotto e ciò che avviene nell’intercapedine di ventilazione in copertura. Quest’ultima, solitamente posta tra l’isolante termico e il manto, permette ad un flusso omogeneo di aria di circolare dalla gronda al colmo, per effetto del gradiente termico tra l’ambiente esterno e quello interno all’intercapedine: l’aria riscaldandosi nel condotto riduce la propria densità e tende a muoversi verso l’alto per effetto “camino”. Tale teoria, tuttavia, basandosi sull’assunzione di totale “impermeabilità” del manto, porta ad affermare che il calore dissipato per ventilazione sia tanto maggiore quanto più alta è la velocità dell’aria (per la relazione secondo cui la quantità di calore uscente è funzione della portata massica e del delta termico dell’aria tra ingresso e uscita) e maggiore è la sezione di passaggio nel condotto. In realtà, un manto in laterizio è per sua natura discontinuo, e spesso l’area dei giunti tra gli elementi (tegole, coppi) supera quella di imbocco e uscita dell’intercapedine, agevolando, di fatto, portate d’aria e capacità dissipative maggiori.
La permeabilità del manto di copertura in laterizio è, dunque, uno degli aspetti alla base delle critiche mosse alla teoria classica della ventilazione [9].
Inoltre, alla luce delle disposizioni normative introdotte dal D.Lgs. 192/2005 [10] e seguenti, che prevedono ridotte trasmittanze termiche dell’involucro edilizio, in particolare in copertura, sono conseguite significative modifiche ai criteri di progettazione, per il fatto che la presenza di un elevato isolamento termico determina flussi termici entranti in fase estiva già di per sé molto ridotti. Di conseguenza risulta sufficiente utilizzare camere di ventilazione di modeste dimensioni, in grado di garantire il raffrescamento della superficie dell’isolante e l’asportazione di umidità, piuttosto che investire in notevoli altezze [11,12].
Alla luce dell’attuale contesto, la ricerca descritta in questo articolo conferma con dati sperimentali che, anche in presenza di un involucro edilizio a ridotta trasmittanza termica, la microventilazione per “traspirazione” attraverso i giunti degli elementi discontinui in copertura, permette di movimentare grandi masse d’aria (e quindi dissipare notevoli quantità di calore), risultando un efficace sistema per il raffrescamento dell’intercapedine, a tutto vantaggio della durabilità e delle prestazioni del sistema di copertura.

1a. Coperture in laterizio a scala reale (una ventilata e l’altra microventilata) e con manto continuo in rame.

Metodologia
Al fine di investigare il ruolo che la permeabilità del manto ha sul raffrescamento delle coperture ventilate in laterizio, si sono monitorate coperture ventilate a bassa trasmittanza termica stazionaria, collocate su un edificio sperimentale a scala reale, per la valutazione in situ delle prestazioni termiche e delle modalità di passaggio di aria di ventilazione. Nella fase successiva si è realizzata una porzione di copertura in laboratorio per quantificare sperimentalmente l’aria passante attraverso i giunti del manto rispetto a quella in intercapedine e la conseguente quantità di calore che è possibile asportare attraverso il fenomeno di “traspirazione”.
1b. Stratigrafie delle coperture a scala reale oggetto di monitoraggio.
Legenda:
A. copertura con manto in laterizio ventilata (intercapedine 6 cm), denominata LV6-A
B. copertura con manto in laterizio microventilata (intercapedine 3 cm), denominata LV3-A
C. copertura con manto in rame ventilata (intercapedine 6 cm), denominata MV6-A

Monitoraggio in opera. La valutazione in opera è stata effettuata su due coperture in laterizio a scala reale, una ventilata e l’altra microventilata, a raffronto con una copertura con manto continuo in rame. I sistemi, posti su un edificio sperimentale nella provincia di Ancona, sono esposti a sud, e hanno larghezza di 1,5 m, lunghezza di 6,40 m e pendenza di 17° (fig.1.a). Le coperture, identiche per tipo di solaio e isolamento termico (solaio in legno e isolamento 12 cm di polistirene espanso), si differenziano per l’altezza dell’intercapedine di ventilazione e il manto: 3 cm per la copertura definita “microventilata” in laterizio (LV3-A) e 6 cm per le coperture ventilata in laterizio (LV6-A) e in rame (MV6-A) (fig.1.b). Le tegole portoghesi del manto in laterizio sono state posate su singola o doppia listellatura. La trasmittanza termica stazionaria “U” delle coperture è pari a 0,24 W/m2K (fig. 1.b).
Le condizioni climatiche esterne e ambientali (irraggiamento solare globale, temperatura e umidità relativa dell’aria esterna, temperatura e umidità relativa interne) sono state monitorate in continuo e acquisite ogni 10 minuti nel corso di tutto il periodo estivo (luglio-settembre).
Le grandezze termiche sulle diverse stratigrafie e all’interno dell’edificio sono state rilevate tramite acquisitori datalogger 12 bit, a cui sono state connesse termoresistenze PT100 (accuratezza +/-0,15°C) per la misura delle temperature superficiali all’interno dei vari strati (superficie dell’isolante, superficie del manto, intercapedine di ventilazione); e termoflussimetri (accuratezza +/-5%) per la misura dei flussi termici passanti nei solai.
Tutte le sonde e le catene di misura sono state preventivamente calibrate e i risultati di taratura tenuti in considerazione per la correzione dei valori misurati.
Per valutare da un punto di vista “qualitativo” il funzionamento della ventilazione per “permeabilità” del manto discontinuo si è inoltre condotto un test di tracciabilità del movimento d’aria nelle coperture attraverso fumogeni.
È stato montato all’imbocco del canale di ventilazione di ciascuna delle coperture, un dispositivo di chiusura ermetica del canale, costituito da un sacco di polietilene sigillato attorno ad un tubo in pvc (fig.2). Durante una giornata estiva tipica, in assenza di vento, nell’imboccatura del tubo è stato acceso un fumogeno, al fine di osservare il movimento e la direzione del fumo attraverso l’intercapedine ed il manto.


2. Dispositivo per il rilievo qualitativo della permeabilità del manto.

Articolo tratto da Costruire in Laterizio n. 158