La progettazione integrata di impiantistica e involucro

L’articolo affronta la progettazione energetica integrata, chiarendo perché l’impiantistica deve dipendere dalle prestazioni dell’involucro e non viceversa. Richiama il bilancio termico invernale (UNI/TS 11300-1) e le leve progettuali: riduzione delle dispersioni per trasmissione e ventilazione, incremento degli apporti solari utili. Approfondisce il ruolo di trasmittanza U e della tenuta all’aria, con i nodi critici e i passaggi impiantistici da sigillare. Chiude con la misura in opera tramite Blower Door Test e l’indice n50, utile anche in ottica certificazioni.

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L’importanza della progettazione dell’involucro edilizio e la sua efficacia in ogni stagione

Siamo in primavera, e a parte qualche ultimo colpo di coda dell’inverno (che negli ultimi tempi è sempre più mite a causa dei cambiamenti climatici) ci si avvicina al periodo caldo dell’anno, forse il più amato perché caratterizzato dal sole, dalle lunghe e luminose giornate e dal clima di vacanze. Ma anche dal caldo, che a volte risulta eccessivo anche alle nostre latitudini temperate. Infatti, agli inverni sempre meno rigidi e sempre più poveri di precipitazioni, si stanno contrapponendo estati sempre più calde e siccitose. Il clima mediterraneo, nel quale siamo immersi, si sta tropicalizzando. E’ un dato di fatto, reso evidente anche dai fenomeni meteorologici estremi che purtroppo si sono susseguiti con sempre maggior frequenza in Italia.

Questo per far capire che la vera sfida, da qui in avanti, sarà concepire edifici che ci proteggano più dal caldo che dal freddo, anche in quei contesti climatici in cui fino a qualche anno fa il surriscaldamento estivo non rappresentava un problema. Vediamo come è possibile impostare il progetto di un involucro edilizio efficiente sia in estate che in inverno, dotato della necessaria parte impiantistica che dipende dalle prestazioni dell’involucro (e non viceversa).

   

Il bilancio termico invernale

Prima di addentrarci nella descrizione delle strategie progettuali atte a progettare un involucro efficiente abbinato a impianti su misura, parliamo rapidamente del bilancio termico invernale.

Sostanzialmente si tratta di bilanciare dei flussi termici in uscita (dispersioni per trasmissione e ventilazione) con flussi termici in entrata (apporti solari e apporti interni), che transitano attraverso i componenti opachi e trasparenti dell’involucro edilizio:

  

  

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L’equazione del bilancio termico di un edificio contenuta nelle norme UNI TS 11300-1 che traduce la situazione sopra descritta può essere proposta in questa forma semplificata:

  

QH= (Qtr+Qve) - ngn (Qint+Qsol)

 

• Qtr = dispersioni per trasmissione attraverso gli elementi opachi e trasparenti [kWh/a]
• Qve= dispersioni per ventilazione attraverso le discontinuità dell’involucro edilizio (fessure, spifferi, ecc.) [kWh/a]
• Qint= guadagni (o apporti) interni dovuti alla presenza di persone, animali, apparecchiature che come effetto secondario emettono calore nell’ambiente (es. pc, frigoriferi, elettrodomestici, ecc.) [kWh/a]
• Qsol= guadagni (o apporti) provenienti dal Sole attraverso i componenti trasparenti dell’involucro ma anche da quelli opachi [kWh/a]
• Qh= quantità (teorica) di energia richiesta al generatore di calore per mantenere le condizioni di comfort termico indoor (tipicamente 20°C) [kWh/a].

Si capisce quindi che, per ottimizzare il bilancio termico invernale occorre agire su questi due fronti:

• Minimizzare le perdite per trasmissione e ventilazione
• Massimizzare i guadagni solari (quelli interni li consideriamo costanti).

In questo modo si minimizza la quantità di calore QH che un ipotetico generatore per riscaldamento dovrebbe fornire al sistema.

 

   

Per poter ridurre le dispersioni per trasmissione occorre agire sia sugli elementi trasparenti che su quelli opachi che disperdono verso l’esterno, verso il terreno o verso locali non riscaldati.

Dobbiamo quindi definire stratigrafie tali da minimizzare la loro Trasmittanza Termica (U), grandezza che indica la capacità di uno strato di materiale termicamente omogeneo di superficie pari a 1 m², spessore d [m] e conduttività l [W/m²K] di favorire il passaggio di calore quando la differenza di temperatura tra le due facce opposte è pari a 1K.

Essa rappresenta l’opposto della Resistenza termica (R) che invece misura la capacità dello stesso componente di opporsi al passaggio del calore.

Quindi: stratigrafie con alti valori di resistenza presentano bassi valori di trasmittanza, e viceversa.

L’isolamento termico dell’involucro edilizio è l’intervento più importante da eseguire soprattutto in occasione di ristrutturazione e riqualificazione di edifici esistenti, ma essendo un argomento molto vasto da poter affrontare in questo articolo, ne rimandiamo l’approfondimento ad altre fonti.

Le dispersioni per ventilazione possono essere minimizzate attraverso lo studio della tenuta all’aria dell’edificio.

Attenzione! Spesso si sente dire che “la casa deve respirare” ma questo è uno dei tanti pregiudizi che circolano nel mondo dell’edilizia e che va sfatato.

La casa non “respira” ma “traspira” nel senso che deve riuscire a smaltire l’umidità interna per diffusione, ma teniamo presente che attraverso le strutture edilizie viene smaltito solo il 2% circa della produzione di umidità giornaliera di un edificio.

Il resto dell’umidità in eccesso deve essere eliminata attraverso la corretta ventilazione naturale o, quando presente, l’impianto di ventilazione meccanica controllata (impianto caldamente consigliato per una qualità dell’aria sempre molto elevata all’interno dei nostri edifici).

Tornando alla progettazione della tenuta all’aria, le strategie per migliorarla e abbattere così le dispersioni per ventilazione riguardano soprattutto la sigillatura di ogni connessione tra gli elementi costruttivi, soprattutto quando siamo in presenza di costruzioni prefabbricate come quelle in legno, dove gli elementi costruttivi devono essere assemblati in cantiere.

A titolo puramente indicativo e non esaustivo si elencano i nodi costruttivi più vulnerabili per la permeabilità all’aria e necessitano quindi di particolare attenzione:

• Attacco a terra pareti -fondazione
• Attacco parete solai
• Attacco parete – copertura
• Colmo del tetto (per coperture inclinate)
• Nodo parete – balcone
• Nodo parete – serramento (giunto primario e giunto secondario)
• Passaggi impiantistici: forometrie, scatole di derivazione, corrugati, tubazioni varie, canali d’aria, canne fumarie, ecc.

    

   

  

Per poter quantificare il livello di permeabilità all’aria raggiunto a fine lavori è possibile effettuare il Blower Door Test (BDT). Si tratta di un test non invasivo, normato dalla UNI EN 13829, che permette di creare una differenza di pressione di 50Pa (prima in pressione e poi in depressione) tra l’esterno e l’interno dell’involucro edilizio, attraverso un ventilatore disposto in prossimità di un’apertura e collegato a un pc:

 

  

Al termine del test viene calcolato l’indice n50, che rappresenta la misura della permeabilità dell’involucro in funzione del suo volume e della differenza di pressione di 50Pa imposta: più il valore n50 è elevato, peggiore sarà la permeabilità dell’involucro analizzato.

Es. Un valore di n50 = 4 significa che con una differenza di pressione di 50 Pa il volume d'aria dell'edificio viene cambiato per 4 volte in un'ora.

Quali sono i valori ideali di n50?

Ecco alcuni valori richiesti dalle Agenzie di certificazione come CasaClima e Passivhaus:

...Continua la lettura nel PDF.

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FAQ TECNICHE + Progettazione integrata involucro-impianti per comfort-INGENIO

1) Che cos’è la progettazione integrata involucro–impianti?

È un approccio in cui l’involucro (opaco e trasparente) viene progettato per massimizzare le prestazioni passive in tutte le stagioni, e gli impianti vengono poi definiti “su misura” sulle reali esigenze residue.

L’obiettivo è raggiungere comfort e consumi contenuti evitando sovradimensionamenti e correzioni tardive in cantiere.

2) A cosa serve e in quali contesti si applica?

Serve sia nel nuovo sia negli interventi di riqualificazione, quando si modificano isolamento, serramenti e tenuta all’aria.

È particolarmente utile dove il rischio di surriscaldamento estivo cresce e dove si punta a integrare rinnovabili e ventilazione controllata.

3) Quali prestazioni e requisiti entrano davvero in gioco?

Nel bilancio termico invernale contano dispersioni per trasmissione e ventilazione e gli apporti solari e interni (impostazione coerente con UNI/TS 11300-1).

Sul fronte involucro incidono trasmittanza U e continuità degli strati; sul fronte aria conta la permeabilità, misurabile con prove in opera.

I livelli prestazionali vanno definiti in funzione del progetto e delle verifiche richieste.

4) Quali vantaggi rispetto a soluzioni “impianto-centriche”?

Un involucro ben impostato riduce il fabbisogno e rende più efficace qualunque generatore, con maggiore stabilità del comfort.

La tenuta all’aria limita le dispersioni “invisibili” e migliora la controllabilità della ventilazione.

In pratica si riducono correzioni a posteriori, conflitti tra discipline e rischio di prestazioni non raggiunte.

5) Indicazioni di posa e integrazione progettuale: quali nodi non trascurare?

La tenuta all’aria si gioca nei dettagli: attacchi parete-fondazione, parete-solaio, parete-copertura, colmo, nodo balcone, nodo serramento (giunti) e soprattutto passaggi impiantistici (forometrie, corrugati, canali aria, canne fumarie).

Serve una strategia di sigillatura continua e coordinata tra progettazione e cantiere, includendo capitolati e controlli.

6) Comfort, sicurezza e durabilità: che ruolo hanno tenuta all’aria e VMC?

“Casa che respira” è un equivoco: l’involucro deve essere controllato e l’umidità va gestita con ventilazione corretta, naturale o meccanica (VMC).

Una buona tenuta all’aria riduce spifferi e dispersioni e rende più prevedibili temperatura e qualità dell’aria.

La durabilità passa anche dalla corretta gestione dell’umidità e dalla qualità dei nodi.

7) Errori tipici da evitare e criteri di scelta per il progettista

Errore frequente: progettare o potenziare l’impianto senza aver chiuso prima il bilancio dell’involucro (trasmittanze, ponti termici, tenuta).

Altro errore: sottovalutare i passaggi impiantistici come “buchi” nell’involucro, che peggiorano la permeabilità reale.

Criterio pratico: prevedere verifiche e controlli, fino al Blower Door Test (UNI EN 13829) e al parametro n50, per validare quanto progettato.