Isolamento termico e ponti termici: come riconoscerli e quali soluzioni tecniche adottare

Quando si parla di riqualificazione energetica dell’involucro edilizio si fa riferimento alla coibentazione delle componenti opache e trasparenti dell’edificio oggetto d’intervento. Le tecniche sono differenti e possono essere a cappotto esterno, interno e in intercapedine. Ma quale scegliere?

Le condizioni che possono influire sulla riuscita dell’intervento sono diverse ma quella determinante è sicuramente la correzione dei ponti termici. Si tratta di un tema spesso sottovalutato ed è tra i più complicati da dover affrontare. La loro scorretta valutazione e progettazione può avere conseguenze negative dal punto di vista del comfort termico dell’edificio. I primi segnali d’allarme evidenti sono la formazione di muffe e di condensa ma altrettanto gravi (seppur meno evidenti agli occhi dei non esperti) sono le dispersioni energetiche ed economiche.

Ponti termici: cosa sono e come correggerli

L’involucro di un edificio permette di proteggere l’ambiente interno da quello esterno. I ponti termici (di seguito chiamati anche PT) sono, dal punto di vista energetico, i punti più deboli dell’involucro dove hanno luogo scambi di calore maggiore.

Si tratta di superfici “fredde”, localizzate in corrispondenza di discontinuità geometriche e materiche, nodi strutturali o tecnologici, le quali provocano un aumento del flusso termico attraverso la struttura e una diminuzione della temperatura superficiale interna in corrispondenza del ponte termico.

Questo fenomeno provoca la formazione della condensa che, insieme all’umidità e alla bassa temperatura, favorisce la formazione di muffe le quali possono causare gravi malattie e discomfort abitativo interno, favorito anche dalla bassa temperatura superficiale dell’involucro. 

Figura 1 – Presenza di muffa in corrispondenza del ponte termico parete-serramento.

Quindi, per poter evitare la formazione di muffe e garantire comfort indoor, è necessario individuare i ponti termici e intervenire con soluzioni tecnologiche idonee alla tipologia di edificio oggetto d’intervento. 

Negli interventi di riqualificazione energetica di edifici esistenti, i ponti termici possono essere individuati con l’analisi termografica, una tecnica non invasiva e molto efficace che utilizza una termocamera ad infrarosso. 

Figura 2 – Esempio di analisi termografica con termocamera.

Questo strumento permette di individuare le dispersioni energetiche dell’involucro e verificare la causa di infiltrazioni, risalita capillare e condensa. Inoltre, da questa analisi i ponti termici si manifestano con aree colorate più luminose ed è possibile visualizzare la temperatura della superficie.

Il passo successivo è quello di correggere i ponti termici precedentemente individuati. 

Ma cosa vuol dire “correggere il ponte termico”?

Con questo termine si intende l’intervento di riduzione delle dispersioni termiche in corrispondenza della superficie fredda che avviene comunemente con l’isolamento termico. A seconda della posizione dell’elemento isolante sull’involucro esistente, possono esserci tre scenari possibili: isolamento a cappotto interno, esterno e in intercapedine. Ma, se l’obiettivo è quello di coibentare in maniera perfetta le parti sporgenti dell’involucro opaco, allora l’isolamento a cappotto esterno è sicuramente la tecnica che meglio riesce a soddisfare tale condizione. 

Classificazione dei ponti termici 

La normativa UNI EN ISO 10211:2008 asserisce che la presenza di un ponte termico può verificarsi in corrispondenza dei collegamenti tra gli elementi strutturali (ad esempio: tra solai e pareti verticali, o tra pareti verticali). Le cause sono riconducibili al verificarsi di due condizioni o alla loro combinazione:

• disomogeneità della struttura (materiali con conduttività termica λ diversa, ad esempio l’interruzione della muratura con elementi strutturali in cemento armato quali travi e pilastri, la presenza di serramenti o di balconi, ecc.);
• disomogeneità della geometria della struttura (angoli o spigoli interni, variazione dello spessore di una parete, ad esempio in corrispondenza delle nicchie per i termosifoni, ecc.).

I ponti termici possono essere classificati anche a seconda della direzione del flusso termico e sono definiti:

• puntuali, se caratterizzati da un flusso termico tridimensionale; ne sono un esempio i ponti termici in corrispondenza di tre elementi i quali possono essere due pareti esterne e il solaio;
• lineari, se contraddistinti da un flusso termico monodimensionale con sezione trasversale uniforme in una direzione, come ad esempio i balconi, i serramenti, ecc. 

Classificarli e individuare la tipologia influisce sicuramente in fase di progettazione sulla scelta dei materiali isolanti, sulla verifica analitica e dei requisiti normativi prestazionali. 

Calcolo e normativa vigente

Come già accennato precedentemente, si definisce ponte termico quella discontinuità materica (es. pilastro all’interno della muratura) o geometrica (es. angolo sporgente o rientrante) che genera una variazione della resistenza termica della porzione di involucro considerata e di conseguenza una deviazione del flusso termico dalla condizione monodimensionale. 

La loro presenza all’interno dell’involucro edilizio, inevitabile per via della loro natura, ha un impatto non solo dal punto di vista igienico-sanitario ma anche dal punto di vista energetico.

Giocando un ruolo attivo nel calcolo delle dispersioni per trasmissione, e di conseguenza sul bilancio energetico dell’edificio, la loro determinazione è uno dei passi fondamentali per un corretto intervento di riqualificazione energetica dell’involucro edilizio e consiste nel calcolo non solo della superficie di incidenza del singolo ponte termico considerato ma soprattutto della trasmittanza lineica ψ [W/mK].

Tale parametro esprime il flusso termico disperso attraverso il medesimo ponte termico per ogni metro di lunghezza e per una differenza di temperatura unitaria fra interno ed esterno ed ottenibile dalla seguente equazione: 

dove: 

• L^2D = coefficiente di accoppiamento termico lineico ottenuto con calcolo bidimensionale del componente che separa i due ambienti considerati;
• U_i = trasmittanza termica dell’i-esimo componente monodimensionale che separa i due ambienti;
• l_i= lunghezza del modello geometrico dimensionale cui si applica il valore Ui. 

La determinazione della trasmittanza lineica può avvenire essenzialmente seguendo due metodologie, e le rispettive norme, ovvero: 

• Determinazione di ψ attraverso l’utilizzo dell’abaco dei ponti termici;
• Determinazione di ψ attraverso metodo numerico agli elementi finiti (UNI EN ISO 10211).

Il primo di tali approcci è sicuramente il più rapido in quanto note le caratteristiche materico-dimensionali del nodo considerato permette la determinazione della trasmittanza lineica attraverso l’utilizzo di una semplice equazione.

Tuttavia, tale metodologia non è sempre utilizzabile in quanto le situazioni che contempla sono le più generiche e nel caso di ponti termici particolari, ad esempio un innesto fra due pareti con angolo α≠90°, occorrerà utilizzare un altro approccio. Inoltre, l’abaco CENED offre una catalogazione ed una categorizzazione dei ponti termici categorie in funzione di tutti gli elementi che provocano un’interruzione o una discontinuità dell’involucro edilizio (Figura 3). 

Figura 3 – Rappresentazione schematico dell’abaco CENED dei ponti termici. 

 
Il metodo numerico è il metodo più accurato perché consente di calcolare nel dettaglio non solo i flussi termici agenti ma anche le temperature superficiali per la verifica di assenza di condensa.

In questo caso l’esattezza dei risultati ottenuti è strettamente dipendente dalla conoscenza delle caratteristiche materico-dimensionali degli elementi, delle condizioni al contorno e soprattutto delle procedure alla base del calcolo. Quest’ultimo approccio prevede dunque un maggior numero di dati di input rispetto al primo e pertanto non è sempre utilizzabile. 

Due ulteriori norme che occorre citare sono la norma UNI EN ISO 14683 – “Ponti termici in edilizia- Coefficiente di trasmissione termica lineica – Metodi semplificati e valori di riferimento”  che riporta i requisiti relativi alla creazione dei cataloghi dei ponti termici e fornisce valori di riferimento della trasmittanza termica lineica di alcuni PT comuni (valori non più utilizzabili per il calcolo della prestazione energetica dell’edificio), la norma UNI EN ISO 13788 – “Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia -  Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale critica e la condensazione interstiziale – Metodi di calcolo” che descrive il metodologia di calcolo del rischio muffa, delle condense superficiali e di quelle interstiziali. 

Sistemi tecnologici per la risoluzione dei ponti termici 

I materiali isolanti hanno un ruolo significativo per la correzione dei ponti termici. La scelta del materiale isolante è soggetta a numerosi fattori tra cui:

• tipologia costruttiva dell’involucro;
• tipologia di applicazione (parete, solaio verso esterno, copertura inclinata o piana, etc);
• destinazione d’uso;
• altezza dell’edificio;
• umidità relativa dell’ambiente;
• requisiti acustici;
• zona climatica;
• sostenibilità e ciclo di vita. 

I materiali isolanti possono essere di diverse tipologie e si classificano in base alla loro origine, se naturale o sintetica, ai processi di trasformazione che subiscono, alla loro struttura e tecnologia.  

Durante la fase di progettazione, per poter scegliere un materiale isolante idoneo dal punto di vista termo-igrometrico, è fondamentale prendere in considerazioni alcune caratteristiche:

• Conducibilità Termica (λ) misura l’attitudine di un materiale a trasmettere il calore. Questa caratteristica dipende dalle caratteristiche chimico-fisiche del materiale preso in esame;
• Resistenza alla diffusione del vapore (μ) misura il comportamento di un materiale al passaggio dell’umidità. Se questo valore è alto significa che il materiale è igroscopico cioè riesce ad assorbire bene il vapore acqueo evitando così la creazione di condensa. Questa caratteristica deve essere valutata non solo al singolo materiale isolante ma bisogna prendere in considerazione l’elemento su cui verrà posizionato;
• Resistenza Termica (R) misura la capacità di un materiale a opporsi al flusso di calore;
• Trasmittanza Termica (U) misura le dispersioni termiche del materiale;
• Densità (ρ) è la capacità di un materiale di accumulare calore. Questa caratteristica mostra il comportamento del materiale nei mesi caldi quindi una buona capacità di accumulo del calore garantisce un buon livello di ritardo nel passaggio del calore dall'esterno all'interno in estate. 

Quindi, un materiale per essere idoneo all’isolamento termico dell’involucro opaco e alla correzione del ponte termico, per prima cosa, deve avere bassi valori di conducibilità termica poiché determinano un aumento della resistenza termica, una diminuzione dei valori di trasmittanza e di conseguenza l’abbattimento delle dispersioni termiche.  

È opportuno fare una precisazione.

La scelta del materiale spesso non sarà univoca poiché dipenderà anche, e soprattutto, dalle tipologie di chiusura dell’involucro e dei ponti termici esistenti. Oltre alle le condizioni termiche e igrometriche, il pannello isolante dovrà rispondere a vincoli architettonici, tecnologici, meccanici, acustici ed antincendio.

Analizziamo, ad esempio, un intervento di coibentazione delle pareti perimetrali con correzione del ponte termico parete-balcone. Il pannello isolante, da posizionare all’intradosso della soletta balcone, sarà soggetto a dei carichi verticali perciò dovrà avere necessariamente una densità idonea al fine di supportare il normale calpestio.

Per questo caso specifico, sarà doveroso prestare attenzione anche allo spessore del pannello che non dovrà superare la soglia del serramento esistente. Grazie a questo vincolo saranno esclusi tutti quei materiali isolanti minerali e naturali che si caratterizzano per alti valori di conducibilità termica mentre verranno presi in considerazione tutti quei materiali sintetici che invece garantiscono migliori prestazioni anche con spessori ridotti come EPS, XPS, PUR, isolante nanotecnologico e/o sottovuoto. 

...CONTINUA

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