L'importanza dell'isolamento: non solo risparmio energetico

L’isolamento dell’involucro edilizio riduce le dispersioni termiche ma influisce anche su comfort igrometrico e rischio muffa. Analizzando temperatura superficiale interna, flussi termici e ponti termici è possibile valutare le condizioni di formazione della muffa. Simulazioni agli elementi finiti mostrano come cappotto esterno e correzione dei nodi costruttivi migliorino comfort indoor e sicurezza igrometrica.

Isolamento dell’involucro: comfort igrometrico e controllo della muffa

Fra gli interventi di efficientamento energetico più importanti da realizzare sugli edifici esistenti, possiamo certamente considerare l’isolamento termico delle strutture disperdenti. Questo intervento permette di ridurre la trasmittanza termica.

La trasmittanza termica, espressa in W/m²K, indica quanti Watt vengono trasmessi da una struttura attraverso un metro quadro di superficie disperdente quando fra gli ambienti che separa vi è una differenza di 1°C. La riduzione della trasmittanza consente quindi all’involucro di trasmettere meno calore, ad esempio verso l’ambiente esterno, ed è quindi alla base degli interventi di riqualificazione energetica.

Un aspetto meno conosciuto ma altrettanto importante, direttamente collegato con l’isolamento delle strutture, è il miglioramento del comfort interno. Con una simulazione agli elementi finiti, è infatti possibile valutare l’andamento delle isoterme all’interno della struttura, determinando la temperatura superficiale interna. Per l’analisi agli elementi finiti realizzate in questo articolo, è stato utilizzato il software Mold Simulator di Dartwin per il quale è stata predisposta un’apposita interfaccia di scambio dati con EC700 – calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici.

In figura 1 vengono rappresentate le isoterme e la temperatura superficiale interna di una parete disperdente non isolata. Le isoterme sono pressocché equamente distribuite lungo lo spessore della parete in quanto essendo una struttura composta da un blocco in laterizio non si hanno variazioni di conduttività. La temperatura superficiale calcolata in condizioni esterne di progetto si attesta attorno ai 16°C.

Andando ad isolare la parete applicando un cappotto esterno e ripetendo la simulazione agli elementi finiti otteniamo il risultato mostrato nella figura 2. Le isoterme si concentrano nella parte esterna della parete evidenziando la presenza dell’isolante. Il laterizio rimane quindi più “caldo” grazie alla copertura fornita dall’isolante esterno e ciò consente di calcolare una temperatura superficiale interna più alta pari a circa 19°C e quindi molto vicina ai 20°C del locale interno.

Strutture disperdenti caratterizzate da temperature superficiali maggiori ed uniformi migliorano il livello del comfort interno. Il corpo umano, infatti, trovandosi circondato dalle strutture con temperature superficiali maggiori, scambierà meno energia a livello radiativo. Si troverà quindi a cedere meno calore per radiazione limitando la sensazione di “freddo”.

C’è un ulteriore aspetto da citare riguardo la temperatura superficiale delle strutture ovvero il rischio di formazione della muffa. La norma UNI EN ISO 13788:2013, dedicata alla prestazione igrometrica dei componenti e degli elementi per edilizia, ha proprio lo scopo di fornire una metodologia di calcolo finalizzata a determinare, a livello progettuale, le condizioni che possono portare alla formazione di muffa superficiale.

In sostanza, è una valutazione volta a determinare che sulla superficie interna di una struttura disperdente non si verifichi un’umidità relativa maggiore dell’80%. Al di sopra di tale valore, possono verificarsi fenomeni che possono comportare la comparsa della muffa. La verifica, richiedere di conoscere due dati fondamentali.

• La quantità di umidità interna.
• La temperatura superficiale interna delle strutture disperdenti.

La quantità di umidità interna con cui condurre la verifica viene determinata in funzione della classe di concentrazione del vapore. Per gli ambienti residenziali, viene considerato un valore di default pari a 0,06 Kg/m³. La presenza di un impianto di ventilazione meccanica permette di svolgere la verifica considerando un valore inferiore, pari a 0,04 kg/m³ per via del fatto che la presenza di tale impianto consente di ridurre l’umidità interna durante il periodo invernale.

La temperatura superficiale interna dipende invece da quanto è isolata la struttura. Generalizzando, possiamo affermare che bastano pochi cm di isolante (di meno rispetto a quelli richiesti dal decreto requisiti minimi per le verifiche di trasmittanza) per evitare il rischio di formazione muffa in luogo delle strutture disperdenti. Purtroppo, però, l’andamento della temperatura superficiale sulle strutture disperdenti non è sempre omogeneo. Discontinuità materiche, interruzione di posa del materiale isolante o semplicemente differenze di natura geometrica (superficie esterna lorda differente da quella interna netta) comportano una distorsione ed un infittimento dei flussi termici con conseguente aumento delle dispersioni e riduzione della temperatura superficiale. Questi punti o zone prendono il nome di ponti termici.

La riduzione della temperatura superficiale in luogo dei ponti termici può essere così importante da generare condizioni in cui possa proliferare la muffa. La progettazione dell’isolamento deve quindi estendersi anche ai ponti termici verificando che, anche in questi punti, non ci siano rischi di formazione muffa.

Un classico esempio di ponte termico critico sotto il punto di vista igrometrico è quello della posa del serramento.
Ipotizziamo di realizzare un cappotto esterno su una muratura esistente in laterizio congiuntamente con la sostituzione dei serramenti.

I Benefici del cappotto termico sono quelli descritti in precedenza, mentre la sostituzione dei serramenti esistenti in favore di nuovi componenti più prestanti porterà i seguenti benefici:

• Minor trasmittanza e quindi minori dispersioni.
• Miglior isolamento acustico.
• Riduzione degli apporti solari, soprattutto estivi, grazie a vetri dal basso fattore g.
• Maggior tenuta all’aria con riduzione degli spifferi.

La riduzione degli spifferi è certamente un aspetto positivo che riduce la perdita di calore involontaria per ventilazione. Venendo a mancare gli spifferi viene però meno quel ricambio d’aria (involontario e pressoché continuo) che durante il periodo invernale consente di ridurre l’umidità interna. Nell’abitazione si riscontreranno quindi valori tendenzialmente maggiori di umidità interna (a meno che non venga installato un impianto di ventilazione meccanica dell’aria). L’aumento dell’umidità interna può quindi accrescere il rischio di formazione della muffa soprattutto in caso di presenza di punti freddi.

Vediamo quindi di analizzare, sempre con una simulazione di calcolo agli elementi finiti, cosa può accadere in questi casi. La figura n. 3 mostra il dettaglio di posa del serramento sulla parete dotata di cappotto esterno. Il serramento, ancorato al controtelaio, è posto nelle vicinanze del filo interno della muratura. Parte della spalletta è quindi esposta all’interno del locale.

La simulazione agli elementi finiti è in grado di fornire, nella figura n. 4, l’andamento dei flussi termici all’interno della struttura. È possibile vedere come la spalletta comporti un aumento della superficie disperdente che va a distorcere le linee di flusso. Queste ruotano attorno al telaio concentrandosi proprio sulla spalletta. Qui si riscontra un aumento del flusso termico che causa la comparsa di un punto freddo in prossimità del telaio sulla spalletta che si affaccia all’interno del locale.

È proprio in questo punto che la percentuale di umidità relativa può eccedere il valore limite dell’80%, dando luogo al rischio di formazione della muffa. La figura n. 5 mostra, in colore viola, l’isoterma del rischio di formazione della muffa.

Fintanto che l’isoterma rimane all’interno della struttura non vi sono rischi di formazione di muffa superficiale. Qualora l’isoterma si affacci sulla superficie interna, allora viene segnalato il rischio di formazione muffa (evidenziato dall’isoterma di colore viola).

L’intervento migliorativo così progettato non può pertanto ritenersi soddisfacente per quanto riguarda il comfort igrometrico. Dall’analisi dei flussi è risultato evidente come la fuoriuscita di calore avvenga principalmente sulla spalletta ed è pertanto in questo punto che sarà necessario studiare un’apposita correzione. Il poco spessore a disposizione per la correzione non consente di risvoltare il cappotto esterno, pertanto, bisognerà optare per l’utilizzo di materiali specifici dedicati alla correzione dei ponti termici.

Uno di questi è l’aerogel che è in grado di fornire un buon livello di isolamento in pochi centimetri di spessore grazie ad una conducibilità termica particolarmente bassa (λ =0,014 W/mK). Nella figura n. 5 è stata simulata una correzione della spalletta con uno strato di aerogel. Per ricavare lo spazio necessario alla posa dell’aerogel potrebbero essere richiesti lavori edili aggiuntivi, come la rimozione di eventuali spallette in marmo o dello strato di intonaco esistente.

Confrontando la figura n. 7 con la precedente figura n. 4 risulta evidente come la presenza dell’aerogel sia in grado di limitare i flussi termici che transitano attraverso la spalletta.

La riduzione dei flussi termici fa sì che la temperatura superficiale sul lato interno della spalletta sia maggiore rispetto al caso precedente scongiurando, anche nel mese più freddo, condizioni tali da generare il rischio di formazione della muffa. L’isoterma del rischio muffa, mostrata nella figura n. 8, rimane infatti sempre all’interno della stratigrafia senza mai affacciarsi sulla superficie interna della spalletta.

PER SAPERNE DI PIÙ

Per interventi più importanti, come nuove costruzioni, demolizioni e ricostruzioni o ristrutturazioni importanti, possono essere predisposte soluzioni prefabbricate in grado di ridurre al minimo i ponti termici di posa del serramento, evitando abbondantemente il rischio di formazione della muffa.

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FAQ tecniche + Isolamento involucro: comfort igrometrico e rischio muffa 

• Che cos’è l’isolamento dell’involucro edilizio?
  È l’insieme degli interventi che riducono le dispersioni termiche attraverso le strutture opache e trasparenti dell’edificio. Agisce principalmente diminuendo la trasmittanza termica delle pareti, coperture e solai. L’isolamento influisce anche sulla temperatura superficiale interna delle strutture, parametro fondamentale per comfort e prestazioni igrometriche.
• A cosa serve l’isolamento dell’involucro negli edifici esistenti?
  Serve a ridurre il fabbisogno energetico per il riscaldamento e migliorare il comportamento termo-igrometrico degli ambienti interni. L’aumento della temperatura superficiale delle pareti limita le dispersioni radiative del corpo umano e riduce la probabilità di formazione di muffe sulle superfici interne.
• Quali verifiche igrometriche sono previste per evitare la formazione di muffa?
  La verifica si basa sulla metodologia indicata dalla norma UNI EN ISO 13788, che consente di valutare il rischio di muffa superficiale. Il controllo si effettua verificando che l’umidità relativa superficiale non superi l’80%, considerando la temperatura superficiale interna e la concentrazione di vapore negli ambienti.
• Perché i ponti termici possono causare muffa anche in presenza di isolamento?
  Nei ponti termici i flussi di calore si concentrano e la temperatura superficiale interna si riduce rispetto al resto della parete. Questa diminuzione può portare a condizioni locali di elevata umidità relativa superficiale, favorendo la formazione di muffa anche quando la parete principale è correttamente isolata.
• Quali criticità si possono verificare nel nodo di posa dei serramenti?
  La spalletta del vano finestra può generare un ponte termico a causa della variazione geometrica e della discontinuità dell’isolamento. Se il serramento è installato vicino al filo interno della muratura, parte della spalletta rimane esposta verso l’ambiente interno e può diventare un punto freddo critico.