Isolamento termico a bassissimo spessore negli edifici storici: prestazioni, compatibilità igrotermica e durabilità

La riqualificazione energetica degli edifici storici pone un problema progettuale sostanzialmente diverso rispetto all’intervento sul patrimonio edilizio ordinario. Quando la facciata costituisce un elemento da conservare, per la presenza di murature in pietra a vista, cornici, stipiti, modanature o altre componenti di interesse storico-architettonico, l’applicazione di un sistema isolante dall’esterno può risultare incompatibile con i caratteri dell’edificio. L’isolamento dall’interno rappresenta quindi una possibile alternativa, ma introduce a sua volta criticità connesse alla riduzione degli spazi utili, alla discontinuità dell’isolamento, alla correzione dei ponti termici e alla modifica del comportamento termoigrometrico della muratura.

In questo contesto assumono particolare interesse i sistemi superisolanti caratterizzati da conducibilità termiche molto ridotte e, conseguentemente, da elevate resistenze termiche per unità di spessore. Il loro costo, generalmente superiore rispetto agli isolanti convenzionali, ne rende poco razionale un impiego generalizzato, ma può risultare giustificato nei casi nei quali lo spessore disponibile costituisce esso stesso un vincolo progettuale. L’articolo analizza principi, prestazioni, limiti e condizioni di applicabilità di tali sistemi negli edifici storici, assumendo come caso studio l’intervento di efficientamento energetico realizzato nel 2014 sul Municipio di Porano, in Umbria. Nel modello di progetto, uno strato superisolante di 15 mm ha ridotto la trasmittanza calcolata della muratura da 0,745 a 0,414 W/m²K, con una diminuzione di circa il 44%. A circa dodici anni dall’intervento, il riscontro attuale riferito per l’edificio non evidenzia fenomeni macroscopici di distacco o umidità riconducibili al sistema, offrendo un caso di interesse per la valutazione della durabilità nel tempo.

Efficientamento energetico e conservazione: quando il problema non è soltanto ridurre la trasmittanza

Negli edifici contemporanei la strategia più efficace per ridurre le dispersioni attraverso le pareti perimetrali consiste generalmente nel collocare l’isolante in posizione esterna, realizzando uno strato il più possibile continuo rispetto alla struttura portante e ai principali nodi dell’involucro. Negli edifici storici questa possibilità non può essere assunta come automatica.

Facciate in muratura lapidea, paramenti in pietra o laterizio a vista, cornici, marcapiani, portali, stipiti, davanzali e modanature possono concorrere in maniera determinante all’identità architettonica dell’edificio. Anche quando la superficie è intonacata, l’aumento dello spessore della facciata può modificare la profondità delle bucature, il rapporto tra serramenti e filo esterno, la geometria degli imbotti e la percezione degli elementi decorativi.

Nel caso dei beni culturali formalmente tutelati, l’esecuzione di opere e lavori è soggetta al regime autorizzativo previsto dal D.Lgs. 22 gennaio 2004, n. 42; in particolare, l’art. 21 disciplina gli interventi sui beni culturali e l’art. 29 inquadra la conservazione come insieme coerente di prevenzione, manutenzione e restauro. La UNI EN 16883:2017 propone inoltre una metodologia specifica per il miglioramento sostenibile della prestazione energetica degli edifici storici, basata sulla valutazione congiunta dei benefici energetici e dell’impatto sui valori culturali dell’edificio.

Il problema progettuale diventa quindi quello di individuare un punto di equilibrio tra due esigenze entrambe legittime: ridurre il fabbisogno energetico e, nello stesso tempo, non cancellare o alterare gli elementi che attribuiscono valore all’edificio.

L’isolamento dall’interno non è semplicemente un cappotto spostato dall’altra parte della parete

Quando non è possibile intervenire sulla facciata, la soluzione apparentemente più immediata consiste nello spostare l’isolante sul lato interno. Dal punto di vista della sola resistenza termica della sezione corrente questa soluzione può essere efficace: non è quindi corretto affermare, in termini assoluti, che un isolamento interno “isoli meno” di uno esterno. A parità di resistenza termica aggiunta, la riduzione del flusso termico attraverso la porzione corrente della parete può essere analoga.

La differenza emerge osservando l’edificio nel suo complesso. Un isolamento esterno può avvolgere con relativa continuità solai, strutture verticali e numerosi nodi dell’involucro. Un isolamento interno viene invece interrotto in corrispondenza delle pareti ortogonali, dei solai, delle strutture portanti, degli imbotti delle aperture e degli altri elementi che attraversano la superficie isolata.

I ponti termici diventano quindi più difficili da correggere e, in alcuni casi, è necessario risvoltare l’isolante sulle superfici adiacenti, con ulteriori conseguenze sull’architettura degli interni.

La letteratura sul patrimonio storico considera infatti l’isolamento interno una delle misure più delicate sotto il profilo igrotermico e sottolinea come la sua sicurezza dipenda dalla combinazione tra materiale, muratura, orientamento, esposizione alla pioggia battente, condizioni climatiche e carichi di umidità interni. Le campagne di monitoraggio pluriennale confermano che la prestazione deve essere analizzata caso per caso.

Quando anche dieci centimetri diventano molti: lo spessore come parametro di progetto

Negli interventi sul patrimonio storico lo spessore dell’isolante non è soltanto una variabile termotecnica. Una controparete isolata tradizionale può raggiungere spessori complessivi dell’ordine di 8-12 cm o superiori quando si sommano materiale isolante, struttura di supporto, strati di regolarizzazione e finitura, soprattutto quando l’obiettivo è un deciso miglioramento della trasmittanza della parete.

Su una nuova costruzione questa dimensione può essere incorporata nel progetto. Su un edificio esistente deve invece essere sottratta a uno spazio già definito. L’intervento interessa l’intero sviluppo delle pareti perimetrali e può quindi ridurre la superficie calpestabile, modificare le proporzioni degli ambienti e interferire con porte, finestre, radiatori, arredi fissi, canalizzazioni e impianti. Nei corridoi e nei passaggi la riduzione della larghezza può assumere rilievo funzionale; negli edifici pubblici deve essere verificata anche rispetto ai requisiti di accessibilità, fruibilità e sicurezza.

Esiste poi un problema meno facilmente quantificabile. In un edificio storico anche la profondità di un’imbotte, la posizione di un serramento rispetto alla parete o il rapporto tra una cornice e il piano interno possono costituire parti del carattere architettonico. In questi casi lo spazio occupato dall’isolante assume un valore progettuale ed economico proprio.

Superisolamento: aumentare la resistenza termica senza aumentare proporzionalmente lo spessore

L’efficacia di un isolante non dovrebbe essere valutata soltanto attraverso la sua conducibilità termica λ, ma attraverso la resistenza termica che può essere ottenuta nello spessore effettivamente disponibile. La relazione elementare R = s / λ mostra che, riducendo significativamente la conducibilità, è possibile ottenere la stessa resistenza termica con uno spessore inferiore.

La ricerca sui cosiddetti Super Insulation Materials - SIMs comprende differenti famiglie di materiali e sistemi ad alte prestazioni: compositi nanoporosi, pannelli sottovuoto, sistemi minerali o ibridi ad elevata resistenza termica e altre soluzioni nelle quali la riduzione del trasporto per conduzione e convezione consente valori di λ inferiori rispetto agli isolanti convenzionali. Le tecnologie non sono però intercambiabili: cambiano comportamento meccanico, sensibilità al danneggiamento, lavorabilità in cantiere, permeabilità al vapore, prestazione ai bordi e durabilità. [4][5][9]

Famiglie di soluzioni a bassissimo spessore

I compositi nanoporosi flessibili o semirigidi sfruttano una struttura porosa estremamente fine per limitare il trasporto termico attraverso la fase gassosa e quella solida. Possono essere forniti come materassini o pannelli accoppiati a supporti fibrosi o minerali e hanno il vantaggio di poter essere tagliati e adattati con maggiore libertà rispetto ai sistemi sottovuoto. La letteratura colloca le migliori soluzioni di questa famiglia nell’ordine di grandezza di circa 0,014-0,020 W/mK, con variazioni legate alla composizione e alle condizioni di prova.

I pannelli sottovuoto riducono fortemente la conduzione gassosa grazie alla depressurizzazione di un nucleo microporoso racchiuso in un involucro a tenuta. Possono raggiungere prestazioni ancora superiori, ma richiedono una progettazione molto accurata dei formati, dei bordi e della posa: la perforazione dell’involucro compromette il vuoto, non è possibile adattare liberamente il pannello in cantiere e devono essere considerati sia i ponti termici perimetrali sia l’invecchiamento della prestazione.

Intonaci e rasanti termoisolanti ad alte prestazioni, così come sistemi minerali capillarmente attivi, offrono in genere valori di conducibilità meno spinti ma possono risultare vantaggiosi quando prevalgono esigenze di adattabilità a supporti irregolari, continuità superficiale e compatibilità con murature storiche. Il parametro decisivo rimane quindi la prestazione dell’intero pacchetto nelle condizioni reali di impiego, non il valore minimo di λ del singolo componente.

Quanto spessore si risparmia realmente?

Per evitare confronti commerciali non omogenei è necessario utilizzare la resistenza termica. Assumendo, a titolo esemplificativo, R ≈ 1,07 m²K/W - valore prossimo a quello dello strato superisolante adottato nel caso di Porano - la stessa resistenza richiede gli spessori indicati nella tabella seguente.

Il confronto mostra anche un punto metodologico importante: un materiale molto performante non consente equivalenze arbitrarie tra millimetri e decine di centimetri. La comparazione deve essere sempre ricondotta a R = s/λ. Il vantaggio dei sistemi superisolanti emerge con maggiore evidenza quando, per raggiungere un obiettivo prestazionale complessivo più severo, una soluzione convenzionale porterebbe il pacchetto interno a spessori non compatibili con l’edificio.

“Traspirante” non significa automaticamente sicuro: il problema igrotermico

Nell’intervento sulle murature storiche il termine “traspirabilità” è frequentemente utilizzato in maniera eccessivamente generica. La permeabilità al vapore costituisce un parametro importante, ma non descrive da sola il comportamento di una parete. Le murature storiche sono spesso sistemi porosi ed eterogenei nei quali possono verificarsi diffusione del vapore, assorbimento capillare, trasporto di acqua liquida, accumulo igroscopico e successiva asciugatura. Malte, pietre, laterizi e intonaci possono presentare caratteristiche molto differenti e modificare il proprio comportamento in funzione del contenuto di umidità.

L’applicazione dell’isolante sul lato interno modifica radicalmente il profilo termico della parete. Durante l’inverno la superficie verso l’ambiente diventa più calda, con un beneficio per il comfort e per il rischio di muffa superficiale, ma la muratura posta dietro l’isolante lavora a temperature inferiori rispetto alla situazione originaria. La zona di interfaccia tra isolamento e muratura diventa quindi uno dei punti da verificare con maggiore attenzione.

La UNI EN ISO 13788 consente una prima valutazione della temperatura superficiale e del rischio di condensazione interstiziale mediante un modello semplificato. Tale modello non rappresenta però in modo completo fenomeni quali suzione capillare, trasporto di acqua liquida, accumulo igroscopico e dipendenza delle proprietà dei materiali dal contenuto di umidità. Per stratigrafie storiche sensibili, la UNI EN 15026 fornisce il quadro per la valutazione del trasferimento transitorio accoppiato di calore e umidità mediante simulazione numerica.

Il criterio progettuale corretto non è dunque ricercare semplicemente un materiale “che faccia respirare il muro”, ma progettare una stratigrafia igrotermicamente compatibile con la muratura esistente, con le condizioni climatiche e con il regime d’uso dell’edificio.

Il costo: perché una tecnologia più costosa può essere comunque razionale

I sistemi superisolanti presentano costi generalmente superiori rispetto alle soluzioni convenzionali e proprio il prezzo costituisce uno dei principali fattori che ne limita l’impiego generalizzato. Questo elemento non deve essere considerato un limite da nascondere, ma una parte essenziale della scelta progettuale.

Se è disponibile lo spazio necessario per installare senza conseguenze uno spessore convenzionale, l’impiego di un materiale molto più costoso per ottenere la stessa resistenza termica in pochi centimetri può non avere giustificazione. Il quadro cambia quando lo spessore comporta la perdita di superficie utile, la riduzione di un passaggio, la modifica di un’imbotte storica o l’impossibilità stessa di realizzare l’intervento.

In queste condizioni non deve essere confrontato esclusivamente il costo per metro quadrato dell’isolante, ma il costo complessivo delle alternative necessarie per conseguire lo stesso risultato nel rispetto dell’edificio. Si tratta quindi di tecnologie da utilizzare selettivamente, là dove l’elevata prestazione specifica risolve un vincolo che materiali più economici non riescono a risolvere senza introdurre altre criticità.

Il caso studio: il Municipio di Porano

Un edificio storico in muratura di tufo nel borgo medievale

Il Municipio di Porano, in provincia di Terni, è collocato in prossimità dell’arco di accesso al borgo storico medievale, con affaccio su piazza Carlo Alberto. La relazione generale del progetto esecutivo del 2014 ricostruisce l’origine dell’edificio come residenza della famiglia degli Avveduti già dal XIV secolo e descrive caratteristiche distributive e materiche proprie di un palazzo storico. Le murature sono costituite da blocchi di tufo e il progetto individuava proprio l’assenza di isolamento delle pareti, unitamente agli infissi esistenti e all’impianto termico, tra le principali cause delle dispersioni energetiche.

Nel modello energetico la parete esterna di riferimento era costituita da 700 mm di tufo con intonaco di calce e sabbia da 20 mm su entrambi i lati. La località è classificata in zona climatica E, con 2.173 gradi-giorno e temperatura esterna di progetto pari a -4 °C.

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FAQ

L’isolamento dall’interno è sempre meno efficace rispetto al cappotto esterno?

No. Sulla sezione corrente della parete l’efficacia dipende dalla resistenza termica aggiunta. L’isolamento interno presenta però maggiori difficoltà nel garantire continuità in corrispondenza di solai, pareti, strutture e aperture e modifica in maniera più significativa il comportamento termoigrometrico della muratura esistente.

Un isolante molto sottile può sostituire sempre 10-12 cm di isolamento tradizionale?

No. Il confronto deve essere effettuato attraverso la resistenza termica R = s/λ. Un materiale con λ molto ridotta consente una forte diminuzione dello spessore necessario, ma l’equivalenza deve essere calcolata caso per caso. Nel caso di Porano, lo strato da 15 mm assunto nel modello fornisce R = 1,071 m²K/W, equivalente, sul solo piano della resistenza termica, a circa 37 mm di un materiale con λ = 0,035 W/mK o circa 41 mm con λ = 0,038 W/mK.

Un sistema permeabile al vapore elimina il rischio di condensa?

No. La permeabilità al vapore costituisce soltanto una delle proprietà che influenzano il comportamento della parete. Devono essere considerati anche capillarità, igroscopicità, possibilità di asciugatura, condizioni climatiche, pioggia battente, umidità interna e temperatura dei diversi strati.

Perché utilizzare un sistema più costoso rispetto a un normale isolante?

Quando lo spazio non costituisce un vincolo, il maggior costo può non essere giustificato. Negli edifici storici, invece, alcuni centimetri possono determinare perdita di superficie utile, modifica delle imbotti, interferenza con serramenti e impianti o alterazione della configurazione originaria. In tali situazioni il costo deve essere confrontato anche con il valore architettonico e funzionale dello spazio che la soluzione consente di conservare.