Coperture: si fa presto a dire tetto, ma...

La stratigrafia della copertura determina sfasamento termico e comfort estivo. Non basta ridurre la trasmittanza U: materiali, massa e diffusività influenzano in modo decisivo il comportamento dinamico. L’analisi comparativa dimostra che isolanti leggeri come l’EPS non garantiscono prestazioni estive adeguate, mentre materiali ad alta capacità termica migliorano significativamente il ritardo dell’onda termica.

CONSIGLIO NON RICHIESTO N. 14
I Consigli Non Richiesti è una rubrica a firma di Sergio Pesaresi. Una rubrica sottovoce che cerca di approfondire alcune tematiche importanti e problematiche per aiutare i progettisti a scegliere la strada migliore. Qui parliamo di coperture, piane o inclinate, e dei parametri che ne definiscono la qualità progettuale ed abitativa. Verrà proposto un percorso di analisi critica che permette di costruire, passo a passo, la stratigrafia più adatta al nostro progetto.

Stratigrafia del tetto: confronto tecnico tra soluzioni per scegliere quella davvero performante

Questo Consiglio Non Richiesto n. 14 prosegue il percorso iniziato con il Consiglio precedente attraverso il quale abbiamo analizzato criticamente le diverse stratigrafie che possono essere utilizzate per i tamponamenti verticali di un edificio, nelle diverse configurazioni strutturali, al fine di garantire comunque un'elevata qualità costruttiva ed abitativa.

In questo Consiglio Non Richiesto verrà proposto, invece, un percorso di analisi critica che permette di costruire, passo a passo, la stratigrafia della copertura, piano o inclinata, più adatta al nostro progetto.

Lo studio della stratigrafia del solaio di copertura di un edificio ricopre un momento importante nell'intero percorso progettuale perché è chiamato a dare risposte pertinenti ad un ampio ventaglio di esigenze che spaziano dal campo squisitamente strutturale, e in particolare sismico, al campo termo-igrometrico.

Una stratigrafia di copertura è composta da un insieme di strati funzionali, ad ognuno dei quali viene affidato un compito ben preciso, compito che deve svolgere con elevata efficienza tecnica ed economica. Ogni strato è contraddistinto da uno specifico materiale che viene inserito con un determinato spessore.

Una stratigrafia deve esplicare un comportamento sinergico, direi olistico, di insieme in grado di contrastare, nel medesimo tempo, fenomeni meteorologici quali pioggia, neve, grandine, nebbia, insolazione, ciclo gelo-disgelo, ciclo secco-bagnato, e di gestire, adeguatamente, fenomeni fisici quali la trasmissione per conduzione del flusso termico e il trasporto per diffusione del vapore.

La definizione di una determinata stratigrafia va affrontata con grande attenzione perché è proprio a questo punto della progettazione che si determina la qualità termo-igrometrica dell'edificio e il conseguente comfort abitativo.

Una scelta che va fatta ponderando attentamente tutti i parametri coinvolti, che a volte giocano in antitesi fra loro, per renderli parte attiva di un rapporto sinergico che deve condurre alla soluzione migliore, sia in termini edilizi e tecnici, sia in termini economici da valutare nel breve e nel lungo periodo.

I parametri in gioco sono i seguenti:

• lo spessore complessivo S della stratigrafia che si deve progettare perché questo parametro influisce sui coefficienti edilizi quali superfici, volumi, distanze, e indici urbanistici;
• la massa superficiale ms che interviene sia sull'aspetto strutturale-sismico che sul comportamento estivo della stratigrafia (lo analizzeremo)
• il valore di trasmittanza U che rappresenta il parametro normativo fondamentale in quanto rilevante nelle verifiche di legge e perché determina la qualità abitativa legata all'assenza dei fenomeni della condensa superficiale, della condensa interstiziale e nella formazione della muffa. Infine, last but not least, rappresenta la porta di accesso ai bonus fiscali;
• la temperatura superficiale interna Tsi che rappresenta uno dei parametri significativi del comfort abitativo perché determina il rischio di formazione di condensa superficiale o della muffa;
• il valore dello sfasamento orario ϕ, parametro che assieme alla trasmittanza termica periodica Yie, alla quale è intimamente legato, determina le condizioni del comfort estivo in quanto incide nella mitigazione del fenomeno del surriscaldamento.
• ll valore dell'ammettenza interna Yii, altro parametro di contrasto al surriscaldamento estivo.

Al fine di garantire una qualità adeguata alle elevate esigenze di efficienza energetica e di comfort abitativo attuali propongo per i parametri sopra descritti i seguenti valori minimi, con riferimento alla zona climatica E e da riparametrare, eventualmente ma non necessariamente, per le altre zone climatiche:

Il parametro spessore complessivo S sarà valutato nell'ottica di scelta del valore minimo fra le diverse stratigrafie, mentre il parametro massa ms dovrà essere condiviso fra il progettista strutturale e il fisico edile.

Nota importante: in questo consiglio non richiesto non prenderò, invece, in considerazione il parametro GWP che sarà il principale attore del rivoluzionario concetto di Edificio ad emissioni zero ZEmB, contenuto nella quarta revisione della EPBD perché sarà l'argomento di un prossimo articolo specifico.

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Il percorso

Iniziamo qui il percorso di analisi critica che ci permetterà di costruire, passo a passo, la stratigrafia della copertura, piano o inclinata, più adatta al nostro progetto.

STRATIGRAFIA 1 - solaio in latero-cemento e isolamento in EPS grafitato cm 20

Descrizione

Si tratta di una stratigrafia molto utilizzata, direi "classica", composta da un solaio in latero-cemento tipicamente 20+6 cm con intradosso intonacato e isolato superiormente da pannelli in XPS grafitato, isolante che ha ormai sostituito il classico EPS bianco grazie a valori di lambda λ migliori.

Questa tipologia di solaio viene utilizzata in diversi contesti strutturali: dagli edifici in muratura portante, a quelli con struttura a telaio in cca del tipo pilastro-trave, alle strutture metalliche, Nel primo caso che andiamo ad analizzare il pannello isolante ha spessore pari a 20cm, spessore tuttora ritenuto quasi "eccessivo" per quelle imprese che "abbiamo sempre fatto così". Questa soluzione viene utilizzata sia per copertura inclinate che per tetti piani. In questo secondo caso la stratigrafia viene integrata dal sistema di gestione dell'acqua piovana tramite opportuni sistemi di impermeabilizzazione.

Analisi critica:

A favore: si tratta di una stratigrafia ricorrente e quindi apprezzata dalle maestranze in cantiere. Assicura un buon valore della trasmittanza termica U e dell'ammettenza interna.

Contro: la stratigrafia pur assicurando una buona trasmittanza termica U presenta, invece, un insufficiente sfasamento estivo che rimane inferiore alle 12 ore.

STRATIGRAFIA 2 - solaio in latero-cemento e isolamento in EPS grafitato cm 30

Descrizione

Si tratta della medesima stratigrafia 1 indagata al punto precedente nella quale viene modificato il solo spessore dell'isolante in EPS grafitato che passa dai 20cm precedenti ai 30 cm. L'obiettivo di questa modifica consiste nel verificare quale apporto possa garantire allo sfasamento estivo il solo aumento di spessore del medesimo pannello isolante in EPS grafitato. Va notato che si tratta ora di uno spessore importante.

Analisi critica:

A favore: si tratta di una stratigrafia ricorrente e quindi apprezzata dalle maestranze in cantiere. Assicura un buon valore della trasmittanza termica U, che è migliorata rispetto alla soluzione precedente, e dell'ammettenza interna che è invece rimasta uguale.

Contro: l'aumento importante pari al 50% dello spessore dell'isolante, non garantisce comunque il soddisfacimento del valore limite che ci siamo dati in merito al parametro dello sfasamento orario in regime estivo ϕ che rimane infatti al di sotto delle 13 ore. La stratigrafia ha raggiunto uno spessore totale notevole al quale andranno a sommarsi gli spessori relativi alla ventilazione e allo strato di copertura (coppi, tegole...) nel caso di copertura inclinata o del massetto pendenze, caldana e pavimentazione nel caso di copertura piana. Il peso si assesta sui 325 kg/mq.  

STRATIGRAFIA 3 - solaio in latero-cemento e isolamento in lana di roccia cm 30 

Descrizione

Si tratta della medesima stratigrafia 2 indagata al punto precedente nella quale viene modificato il solo materiale isolante: viene infatti inserita la lana di roccia in sostituzione dell'EPS grafitato, a parità di spessore 30 cm. Si tratta di uno studio volto a verificare quali miglioramenti o peggioramenti può apportare il cambio di isolante che presenta, rispetto al precedente, un valore di λ e di massa maggiori e un calore specifico inferiore.

Analisi critica:

A favore: l'utilizzo della lana di roccia comporta un evidente miglioramento del comportamento in regime estivo portando lo sfasamento orario oltre le 18 ore. Se ne può dedurre che la massa propria dell'isolante ricopre un ruolo determinate nella tematica estiva.

Contro: la modifica comporta l'aumento del valore della trasmittanza U e del peso che può avere conseguenze in termini di verifica sismica.

...Continua la lettura nel PDF.

Nel pdf si continua parlando di:

• STRATIGRAFIA 4 - solaio in assito di legno e isolamento in EPS grafitato 20 cm
• STRATIGRAFIA 5 - solaio in assito di legno e isolamento in EPS grafitato 30 cm
• STRATIGRAFIA 6 - solaio in assito di legno e isolamento in lana di roccia 30 cm
• STRATIGRAFIA 7 - solaio in assito di legno e isolamento in fibra di legno 30 cm

FAQ Tecniche: Stratigrafia copertura e sfasamento termico: criteri tecnici

• Cos’è la stratigrafia di copertura?
  È l’insieme degli strati funzionali che compongono il pacchetto del tetto, ciascuno con una funzione specifica (strutturale, termica, igrometrica). Il comportamento complessivo è il risultato dell’interazione tra materiali, spessori e proprietà fisiche.
• In quali contesti è più critica la progettazione?
  È particolarmente critica nelle coperture di sottotetti abitati, edifici ad alta efficienza energetica e strutture leggere. In questi casi il controllo del surriscaldamento estivo diventa determinante.
• Quali norme regolano la trasmittanza e le prestazioni?
  Il riferimento principale è il D.M. 26/06/2015 (requisiti minimi) e la UNI EN ISO 6946 per il calcolo della trasmittanza. Per il comportamento dinamico si utilizzano UNI EN ISO 13786 e UNI EN ISO 13788.
• Perché la trasmittanza U non è sufficiente?
  La trasmittanza misura il comportamento in regime stazionario (invernale), ma non descrive la risposta ai carichi termici variabili nel tempo, tipici dell’estate.
• Come si migliora lo sfasamento termico?
  Aumentando massa superficiale e calore specifico degli strati, oppure utilizzando materiali con bassa diffusività termica. Gli isolanti ad alta densità risultano più efficaci.
• Qual è il ruolo della diffusività termica?
  La diffusività α sintetizza conducibilità, densità e calore specifico. Un valore basso indica maggiore capacità di ritardare il flusso termico, migliorando il comfort estivo.
• Quali errori evitare nella progettazione?
  Sovradimensionare isolanti leggeri senza considerare la massa, ignorare lo sfasamento e progettare solo sulla base della trasmittanza. Questo porta a coperture efficienti in inverno ma critiche in estate.