Interventi sull'involucro edilizio per migliorare l'efficienza energetica

Intervenire sull'edificio per migliorare l'efficienza energetica

Per ottenere un ambiente più efficiente, dal punto di vista del consumo energetico, è necessario realizzare (specialmente per gli edifici esistenti) interventi atti a migliorare le caratteristiche dell'involucro edilizio e/o dell'impianto di riscaldamento. I benefici ottenibili potranno misurarsi sia in termini economici (minore spesa per fonti energetiche), sia in termini ambientali (minori immissioni di CO2), sia in termini di comfort (minori sbalzi termici). Nella pagina seguente vengono descritti ed analizzati gli interventi più ricorrenti.

INTERVENTI SULL'INVOLUCRO EDILIZIO

CHIUSURE VERTICALI OPACHE

   - Cappotto esterno

   - Cappotto interno

   - Facciata ventilata

   - Materiali a transizione di fase (PCM)

CHIUSURE ORIZZONTALI

   - Coperture a giardino

   - Coperture ventilate

   - Scambiatori a soffitto e a pavimento

CHIUSURE TRASPARENTI

   - Sostituzione dei serramenti

   - Schermature solari esterne

   - Schermature solari interne

SISTEMI DI VENTILAZIONE

   - Raffrescamento passivo

   - Riscaldamento passivo

 

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CAPPOTTO ESTERNO

Descrizione e prestazioni

L’applicazione dell’isolamento termico esterno sulle chiusure opache (pareti esterne) consente di migliorare le prestazioni energetiche (sia in estate che in inverno) dell’edificio o dell'unità immobiliare e, pertanto, riduce il consumo di energia primaria, necessaria a mantenere la temperatura di termostatazione all’interno degli ambienti.

In particolare, in estate l’isolante termico riduce l’onda termica in ingresso sulle pareti esterne; mentre in inverno, la presenza del cappotto consente di ridurre le dispersioni per trasmissione attraverso l’involucro opaco e, inoltre, eliminando i ponti termici riduce o elimina i fenomeni di condensazione a tutto vantaggio del comfort. Dal punto di vista ambientale, invece, è evidente che un minor consumo di energia sia per il riscaldamento invernale che per il raffrescamento estivo, si traduce nella riduzione di emissioni di CO2.

Come si realizza l’intervento

Oggi, i produttori del settore propongono al mercato diversi prodotti con caratteristiche, prestazioni e costi diversi tra loro. Nell’ampia gamma di prodotti esistenti, comunque, è possibile classificarli in plastici (pvc, ecc.) o naturali (fibre minerali, fibra di roccia, ecc.).

È, dunque, fondamentale l’ausilio di un tecnico qualificato con il quale scegliere la tecnica e la tecnologia più adatta all’obiettivo da raggiungere. In linea di massima, un isolamento a cappotto si realizza mediante l’applicazione di pannelli isolanti sull’involucro opaco esterno dell’edificio che vengono ricoperti da uno spessore protettivo di finitura formato da intonaci le cui miscele sono studiate per l’uso specifico.

Per una buona riuscita dell’intervento è necessario che il materiale isolante abbia le seguenti caratteristiche:

  • stabilità dimensionale alle variazioni termo-igrometriche: dilatazioni o contrazioni del materiale isolante possono provocare fessurazioni all’interno della chiusura opaca con conseguente perdita prestazionale;
  • stabilità nel tempo;
  • adeguata resistenza al fuoco.

La posa dei materiali, inoltre, dovrebbe rispettare queste fasi:

  • analisi dello strato di supporto: verifica che la malta non presenti anomalie, quali tracce di umidità o fessurazioni, e sia ancorata alla parete;
  • incollaggio del pannello isolante con malte adesive ad elevata densità, posizionate in punti localizzati o stese in modo continuo sul pannello, in funzione della tipologia del supporto sottostante;
  • fissaggio aggiuntivo meccanico a mezzo di tasselli per assicurare la stabilità del sistema nel tempo e far fronte a forze orizzontali del vento;
  • applicazione del primo strato di rasatura di intonaco;
  • applicazione della rete portaintonaco che conferisce maggiore resistenza all’intonaco ed evita che questo si fessuri durante la maturazione;
  • applicazione del secondo strato di rasatura (malta rasante a copertura della rete);
  • applicazione, una volta asciutto lo strato di rasatura, dello strato di finitura finale.

Vantaggi:

  • isola in modo continuo e uniforme, consente l’eliminazione dei “ponti termici” che favoriscono la dispersione del calore. Si possono così conseguire un maggiore risparmio energetico (legato anche alla maggiore capacità dell’edificio di trattenere il calore), un maggiore comfort termico e l’eliminazione di muffe sulle superfici interne originate dalla condensa in corrispondenza dei ponti termici;
  • protegge le pareti esterne dagli agenti atmosferici
  • rende stabili le condizioni termo-igrometriche della struttura degli edifici;
  • consente di ridurre la trasmittanza termica senza sottrarre volumetrie interne;
  • consente di conservare una elevata inerzia termica verso l’interno migliorando le condizioni di comfort interno.

Svantaggi:

  • l’isolamento a cappotto non può essere applicato indistintamente a tutti gli edifici; ad esempio, non può essere applicato nel caso di ristrutturazione di un singolo appartamento, nel caso di edifici facciavista o nel caso di edifici con vincoli sull’involucro edilizio.

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CAPPOTTO INTERNO

Descrizione e prestazioni

Per certi aspetti è del tutto simile alla realizzazione del cappotto esterno. In particolare, possono essere accomunati per le tecnologie applicative, la natura dei materiali (plastici e naturali) e per i benefici ottenibili sia per il raffrescamento estivo che per il riscaldamento invernale. Il materiale isolante, infatti, applicato alle superfici opache (pareti perimetrali) permette di ridurre l’energia necessaria per mantenere la temperatura di termostatazione. Tuttavia, l’applicazione dell’isolamento dall’interno può causare fenomeni di condensazione interstiziale, che possono essere evitati con l’inserimento di una barriera al vapore (da usare con molta cautela e solo se si ritiene necessaria) sul lato interno del materiale isolante (parte calda).

Come si realizza l’intervento

L’isolamento delle pareti perimetrali dall’interno consiste nell’applicazione di uno strato isolante, sulla superficie rivolta all’interno dell’ambiente riscaldato. L’isolamento dall’interno viene utilizzato negli interventi di riqualificazione, quando non è possibile intervenire esternamente, ad esempio nel caso di un singolo appartamento, nel caso di edifici faccia vista o nel caso di edifici con vincoli sull’involucro edilizio. L’isolamento dall’interno può essere applicato direttamente sulla parete perimetrale, per mezzo di malte adesive, oppure può essere utilizzata una struttura metallica ancorata meccanicamente alla parete perimetrale sulla quale vengono inseriti i pannelli isolanti.

Nell’utilizzo di malte adesive è buona norma seguire queste fasi:

  • analisi dello strato di supporto: verificare che la malta non presenti anomalie, quali tracce di umidità o fessurazioni, e sia ancorata alla parete;
  • incollare il pannello isolante con malte adesive alla parete di supporto;
  • posizionare la barriera al vapore (ad esempio, foglio in alluminio): la barriera al vapore evita che si possano creare condense interstiziali sull’isolante termico;
  • applicare lo strato di supporto (ad esempio, cartongesso o intonaco interno);
  • applicare lo strato di finitura interno.

Quando, invece, i pannelli sono montati su supporti metallici le fasi da rispettare sono le seguenti:

  • realizzare la struttura metallica per l’inserimento dei pannelli di isolante termico
  • posizionare i pannelli isolante all’interno della struttura metallica così realizzata;
  • posizionare la barriera al vapore (ad esempio, foglio in alluminio): la barriera al vapore evita che si possano creare condense interstiziali sull’isolante termico;
  • fissare all’orditura metallica mediante viti i pannelli di cartongesso;
  • applicare lo strato di finitura interno.

Vantaggi

  • rapidità di posa in opera;
  • posa in opera indipendente dalle condizioni atmosferiche;
  • applicazione a tutte le tipologie di edifici;
  • costi di realizzazione contenuti;
  • migliora le condizioni di comfort interno;
  • riduce le dispersioni per trasmissione con conseguente riduzione del fabbisogno termico.

Svantaggi

  • difficoltà nell’eliminazione dei ponti termici;
  • rischio di condensazione interstiziale, a meno dell’applicazione di una barriera al vapore o di una soluzione alternativa;
  • mancato sfruttamento dell’inerzia termica della parete nel periodo estivo (l’onda termica non subisce lo sfasamento dovuto alla massa della chiusura).

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FACCIATA VENTILATA

Descrizione e prestazioni

Una facciata ventilata consente di creare un’intercapedine d’aria tra il paramento esterno (che appunto realizza la facciata ventilata) e la parete esterna. In inverno, se abbinata ad un isolamento a cappotto, permette di asportare l’umidità, mantenendo asciutto l’isolante ed evitando i fenomeni di condensa. In estate, consente di disperdere il calore filtrato dal paramento, il quale ha, naturalmente, un effetto di sbarramento della radiazione solare, evitando il surriscaldamento dell’involucro. Il tutto si riflette nella più parsimoniosa gestione dell’energia necessaria sia al riscaldamento che al raffrescamento, a vantaggio del comfort abitativo, del risparmio economico e della salvaguardia dell’ambiente grazie alle minori emissioni di CO2.

Come si realizza l’intervento

La facciata ventilata è costituita da un paramento esterno applicato a una certa distanza dall’involucro opaco, opportunamente coibentato con pannelli isolanti. Il paramento esterno è costituito da elementi di diversa natura: lapidei, terrecotte, metallici, plastici, conglomerati cementizi, ceramici. Questo protegge l’isolante sottostante dagli agenti atmosferici, garantendone una durabilità maggiore.
Tuttavia, in condizioni atmosferiche particolarmente avverse, alcuni spruzzi di pioggia possono raggiungere i pannelli isolanti; è quindi opportuno che questi siano costituiti da materiale idrorepellente. Questi elementi vengono ancorati al supporto murario sottostante tramite una struttura metallica, in genere costituita da montati e traversi ancorati alla struttura dell’edificio. Nel periodo estivo la temperatura dell’aria all’interno dell’intercapedine ventilata può raggiungere temperature molto elevate a causa dell’irraggiamento solare, perciò vengono posizionate delle griglie che interrompono il flusso dell’aria verso l’alto.

La posa in opera può essere schematizzata nelle le seguenti fasi:

  • analisi dello strato di supporto: verificare le caratteristiche meccaniche della chiusura opaca di supporto;
  • fissare la struttura metallica principale (montanti) della facciata ventilata alla parete;
  • completare la struttura metallica con l’aggiunta dell’orditura secondaria (traversi) se previsti;
  • applicare il paramento esterno alla struttura metallica;
  • sigillare i giunti tra i diversi pannelli.

Vantaggi

  • isola in modo continuo e uniforme, consente l’eliminazione dei “ponti termici” che favoriscono la dispersione del calore. Si possono così conseguire un maggiore risparmio energetico (legato anche alla maggiore capacità dell’edificio di trattenere il calore), un maggiore comfort termico e l’eliminazione di muffe sulle superfici interne originate dalla condensa in corrispondenza dei ponti termici;
  • protegge le pareti esterne dagli agenti atmosferici;
  • rende stabili le condizioni termo-igrometriche della struttura degli edifici;
  • consente di ridurre la trasmittanza termica senza sottrarre volumetrie interne;
  • consente di conservare una elevata inerzia termica verso l’interno;
  • migliora delle condizioni di comfort interno;
  • riduce il carico termico dell’edificio nella stagione calda, per l’effetto schermante del paramento esterno e dell’effetto camino dell’intercapedine d’aria;
  • elimina il rischio di condense, grazie alla ventilazione naturale dell’intercapedine d’aria.

Svantaggi

  • la facciata ventilata non può essere applicata indistintamente a tutti gli edifici. Ad esempio, non può essere realizzata nel caso di ristrutturazione di un singolo appartamento, nel caso di edifici facciavista o nel caso di edifici con vincoli sull’involucro edilizio.

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MATERIALI A TRANSIZIONE DI FASE (PCM)

Descrizione e prestazioni

Si tratta dell’applicazione sulle chiusure opache di materiali a cambiamento di fase (PCM - phase change material), che sfruttando il fenomeno della transizione di fase per assorbire i flussi energetici entranti, immagazzinano un’elevata quantità di energia, mantenendo, così, costante la propria temperatura. Questa condizione consente un aumento del comfort microclimatico, perché riduce le oscillazioni della temperatura interna, permettendo di ridurre l’energia necessaria per mantenere la temperatura di termostatazione e di conseguenza ridurre le emissioni di CO2 nell’ambiente esterno.

Come si realizza l’intervento

Attualmente, i materiali sperimentati in edilizia, sono i compositi organici paraffinici, alcuni idrocarburi ottenibili per polimerizzazione o come sottoprodotti della raffinazione del petrolio e alcuni materiali inorganici come i sali idrati. Esistono poi miscele di sostanze diverse il cui punto di fusione è inferiore a quello delle singole sostanze definite eutettici. La messa in opera di questi materiali varia a seconda del tipo di utilizzo:

Applicazione di PCM in pareti passiveIl materiale: il PCM viene applicato in muri trombe o in serre solari per incrementare la capacità di accumulo della struttura con pochi centimetri di materiale ed una lavorazione a secco con una riduzione dei tempi di lavorazione in cantiere.

Applicazione di materiali PCM come rivestimento interno delle pareti: questa soluzione permette di incrementare la capacità termica della parete riducendo la fluttuazione della temperatura nell’arco della giornata. La temperatura superficiale si stabilizza intorno alla temperatura di fusione del materiale che verrà scelta simile a quella di comfort questa soluzione permette di ridurre le dispersioni e quindi il fabbisogno energetico per il riscaldamento e la capacità di accumulo permette di ridurre il fabbisogno energetico per il raffrescamento.

Applicazione di PCM sul alto esterno delle chiusure verticali opache: ideale nel periodo estivo per climi molto caldi grazie alla riduzione del carico termico e di conseguenza del fabbisogno di climatizzazione. Durante il giorno il materiale accumula calore passando da solido a liquido e riducendo il flusso di calore entrante. Durante la notte ritornando liquido rilascia il calore accumulato. Se si inserisce un’intercapedine d’aria si possono incrementare queste prestazioni favorendo la dissipazione del calore nel periodo diurno e favorendo il processo di solidificazione nel periodo notturno.

Vantaggi

  • a parità di peso e in un intervallo di temperatura prossimo a quello di fusione hanno una capacità di accumulo termico 80-100 volte superiore ai materiali tradizionali;
  • modifica del comportamento dell’edificio in funzione delle condizioni esterne.

Svantaggi

  • complessità e tempi di progettazione e applicazione;
  • necessità di un packaging in grado di contenere il materiale allo stato liquido;
  • necessità di particolari condizioni termiche: la temperatura giornaliera deve superare il punto di fusione, in modo da permettere il cambiamento di fase, e poi scendere sotto il punto di fusione in modo da poter cominciare un nuovo ciclo il giorno successivo.

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COPERTURE A GIARDINO

Descrizione e prestazioni

La realizzazione di un tetto giardino permette la riduzione del fabbisogno energetico per la climatizzazione sia estiva che invernale. Infatti, in estate, il carico termico all’interno degli ambienti (specialmente di quelli sottostanti la copertura) si riduce attraverso l’aumento dell’inerzia termica e dei fenomeni di evapo-traspirazione. In inverno, invece, l’incremento della resistenza termica della copertura riduce le dispersioni di calore. Dal punto di vista ambientale un tetto verde consente:

  • di migliorare il comfort acustico interno;
  • di migliorare il microclima esterno attraverso fenomeni di evapo-traspirazione e attraverso il trattenimento delle polveri;
  • di ridurre il carico meteorico sulle condotte di smaltimento delle acque urbane; 
  • di ridurre le emissioni di CO2 grazie al risparmio dell’energia necessaria a mantenere costante la temperatura degli ambienti.

Come si realizza l’intervento

Esistono diverse tipologie di copertura a giardino, accomunate tra loro dall’essere costruite, di norma, dai seguenti strati:

  • struttura portante;
  • elemento termoisolante;
  • elemento di tenuta;
  • elemento di protezione dall’azione delle radici;
  • elemento di protezione meccanica;
  • elemento di accumulo idrico;
  • elemento drenante;
  • elemento filtrante;
  • strato colturale;
  • strato di vegetazione;

che possono, poi, essere integrate da altri strati nella costruzione di alcune particolari tipologie.          

La realizzazione di un tetto verde deve essere preceduta dall’analisi del contesto in cui sorge al fine di scegliere il tipo di vegetazione ottimale per quel determinato contesto. In particolare è necessario analizzare:

  • effetti termici e luminosi della radiazione solare (temperatura media giornaliera dell’aria, escursione termica giornaliera, escursione termica annua); 
  • livello di umidità e precipitazioni;
  • composizione atmosferica e venti prevalenti;
  • presenza di impianti tecnici in prossimità della copertura;
  • esposizione alla salsedine;
  • inquinamento da polveri;
  • specie vegetali presenti nel contesto.

Struttura portante: è necessario verificare la capacità portante delle strutture esistenti in base alla normativa vigente.

Strato termoisolante : se presente, deve essere progettato in modo da avere una resistenza a compressione maggiore o uguale a 150 kPa e i sovraccarichi non devono trasmettere all’isolante un carico superiore al 70% del valore di resistenza dichiarato dal produttore. Lo strato coibente deve essere separato dalle radici attraverso membrane traspiranti o idrorepellenti e traspiranti (permeabili al vapore).

Elemento di tenuta: il requisito principale da rispettare è la tenuta all’acqua. I materiali attualmente più utilizzati sono membrane bituminose, poliolefiniche, di polivinilcloruro.

Strato di protezione dall’azione delle radici: lo scopo dell’antiradice è evitare che le radici si sviluppino in profondità danneggiando gli starti sottostanti, con una conseguente perdita delle loro proprietà fisico-meccaniche. I materiali più usati sono le membrane bituminose, polioefine, polivincloruro.

Strato di protezione meccanica: viene posizionato immediatamente dopo la posa dello strato di tenuta per proteggerlo dai carichi statici e dinamici incorso d’opera e successivamente. I materiali più usati sono geodeti, geotessili, geocomposti, polistirene, calcestruzzo (quest’ultimo solo per casi particolari).

Elemento drenante: può essere realizzato con i seguenti materiali:

  • aggregati granulari;
  • pozzolana, pomice, lapillo, argilla espansa, perlite espansa, ardesia espansa, laterizi macinati..;
  • prefabbricati;
  • materiali geosintetici.

I materiali devono avere una buona capacità drenante, una elevata resistenza meccanica al gelo e a compressione, elevata durabilità.

Elemento di accumulo idrico: è generalmente integrato nello strato drenante e ha lo scopo di accumulare una riserva idrica nel corso delle precipitazioni da utilizzare nei momenti di siccità. Può essere realizzato con aggregati naturali o con elementi prefabbricati. Non è un elemento sempre presente.

Elemento filtrante: ha lo scopo di evitare il passaggio di particelle fini dallo strato colturale allo strato drenante, in modo da preservare la durata nel tempo di quest’ultimo. Deve avere una permeabilità all’acqua dieci volte superiore dello strato colturale. Può essere realizzato con aggregati granulari o in materiale geosintetico.

Strato Colturale: la tipologia e lo spessore dipendono dal tipo di vegetazione, dalle caratteristiche della copertura, dal contesto climatico e dalla strategia di irrigazione. Lo strato colturale deve avere una densità apparente compresa tra i 350 e i 1000 g/l ed una particolare distribuzione granulometrica determinabile nella UNI 11235.

Strato di vegetazione: l’inverdimento estensivo è normalmente utilizzato per migliorare il comfort interno ed il microclima esterno. L’accessibilità della copertura è solo per funzioni di manutenzione. L’inverdimento intensivo è utilizzato non solo per una funzione tecnologica ma anche per fini estetici e fruitivi. Per le copertura estensive si usano specie erbacee, erbacee perenni ed arbusti coprisuolo (Sedum). Per le coperture intensive si usano specie erbacee perenni, arbusti, suffrutici, cespugli, alberi. Deve esserci assoluta integrazione tra la progettazione dello strato colturale e di quello di vegetazione.

Vantaggi

  • riduzione delle escursioni termiche;
  • protezione della copertura e maggiore durata dello strato impermeabilizzante;
  • Incremento della resistenza termica con conseguente riduzione dei consumi energetici  e miglioramento del comfort;
  • maggiore isolamento acustico;
  • elevata ritenzione idrica e riduzione del carico di acqua sulla rete di canalizzazione delle acqua bianche;
  • trattenimento delle polveri;
  • miglioramento microclima (nel caso di verde intensivo);
  • riqualificazione di spazi prima non utilizzati (nel caso di verde intensivo);
  • maggiore durata dello strato impermeabilizzante.

Svantaggi

  • può attirare volatili e zanzare;
  • fabbisogno di acqua.

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COPERTURE VENTILATE

Descrizione e prestazioni

Una copertura viene definita ventilata quando viene inserita un’intercapedine d’aria (di spessore adeguato alle dimensioni della copertura stessa) tra lo strato isolante e lo strato di finitura esterno.  La ventilazione consente di asportare il vapore acqueo presente negli ambienti sottostanti la copertura verso l’esterno, riducendo il rischio di condensazione interstiziale. Questo permette di ottenere un ambiente interno più salubre, di ridurre i carichi termici solari nel periodo estivo con una conseguente diminuzione del consumo energetico per il raffrescamento.

Come si realizza l’intervento

La copertura ventilata può essere realizzata in vari modi e applicata a qualsiasi tipo di struttura, dal latero-cemento al legno. Al di sopra dell’isolamento termico viene realizzata un’orditura discontinua sulla quale viene posizionato lo strato di finitura; in questo modo si crea un’intercapedine ventilata. Per garantire la corretta portata di ventilazione è necessario prestare molta attenzione alla progettazione del colmo e della gronda.

Vantaggi

  • riduzione del carico termico estivo;
  • riduzione del rischio di condensazione interstiziale;
  • comfort interno elevato.

Svantaggi

  • gli svantaggi della copertura ventilata sono: nel periodo invernale la ventilazione della copertura non risulta conveniente per il risparmio energetico in quanto tende a ridurre la resistenza termica della chiusura; è quindi necessario utilizzare spessori di isolante termico maggiore rispetto a una struttura analoga non ventilata.

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SCAMBIATORI A SOFFITTO E A PAVIMENTO

Descrizione e prestazioni

Si tratta dell’applicazione di materiali a transizione di fase (PCM - Phase Change Material) già trattati negli interventi sulle chiusure verticali opache (cfr. MATERIALI A TRANSIZIONE DI FASE). Anche nell’applicazione sulle strutture orizzontali, grazie alle proprietà intrinseche,  consentono di ridurre l’energia necessaria per mantenere la temperatura di termostatazione all’interno dell’edificio con un evidente vantaggio sia dal punto di vista economico che ambientale.

Come si realizza l’intervento

Nell’applicazione dei PCM in scambiatori a soffitto, i materiali a cambiamento di fase possono essere inglobati negli impianti di ventilazione meccanica: raffrescano l’aria in ingresso nelle giornate estive e riscaldano l’aria in ingresso nelle ore notturne. Inglobati nei controsoffitti assorbono calore durante il giorno cambiando di fase e mantenendo per un lungo periodo la temperatura di fusione prossima a quella di comfort, mentre di notte cedono il calore assorbito così da essere in grado di assorbire nuovamente calore il giorno successivo.

Nell’applicazione dei PCM nelle pavimentazioni i materiali a cambiamento di fase si inseriscono negli strati della pavimentazione se è possibile in prossimità di sistemi di riscaldamento/raffrescamento radiante. Il calore in eccesso viene accumulato e rilasciato nelle ore notturne quando gli impianti sono spenti. I PCM a pavimento vengono posizionati anche in prossimità di sistemi a guadagno solare passivi, incrementando le capacità di accumulo del calore.

Vantaggi

  • a parità di peso e in un intervallo di temperatura prossimo a quello di fusione hanno una capacità di accumulo termico 80-100 volte superiore ai materiali tradizionali;
  • modifica del comportamento dell’edificio in funzione delle condizioni esterne.

Svantaggi

  • complessità e tempi di progettazione e applicazione;
  • necessità di un packaging in grado di contenere il materiale allo stato liquido;
  • necessità di particolari condizioni termiche: la temperatura giornaliera deve superare il punto di fusione, in modo da permettere il cambiamento di fase, e poi scendere sotto il punto di fusione in modo da poter cominciare un nuovo ciclo il giorno successivo.

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SOSTITUZIONE DEI SERRAMENTI

Descrizione e prestazioni

Le finestre, insieme alle pareti perimetrali (tamponature) sono l’elemento di contatto tra ambiente esterno ed quello interno e, dunque, possono influenzare in modo sostanziale la prestazione energetica (estiva ed invernale) dell’ambiente ove installati. Questa condizione può essere determinata sia dal cattivo stato manutentivo, sia dalla tecnologia costruttiva obsoleta (con particolare riferimento all’uso di vetri singoli), che dalla cattiva progettazione e/o installazione. In inverno, generalmente, le dispersioni negli infissi sono causate o dall’utilizzo di materiali ad alta conduttività (per vetri e telai) o dalla scarsa tenuta (guarnizioni o cattivo stato di manutenzione). In estate, invece, l’apporto di calore dall’esterno è causato principalmente dalle caratteristiche della componete trasparente (vetri singoli o a basse prestazioni) che non è in grado di schermare la radiazione solare. In ultima analisi, pertanto, la sostituzione dei serramenti esistenti con tipologie ad elevate prestazioni consente di ridurre il consumo termico e quindi energetico dell’edifico sia nel periodo invernale sia in quello estivo, contribuendo a ridurre le emissioni di CO2 nell’ambiente.

Per valutare il risparmio economico annuo ottenibile con la sostituzione dei vecchi infissi, cliccate qui.

Come si realizza l’intervento

Dal punto di vista operativo, la posa in opera di un serramento ad elevate prestazioni segue lo stesso iter di tutte le altre tipologie. Poiché l’infisso è composto da più elementi le operazioni da seguire, dopo aver rimosso il vecchio infisso, sono sostanzialmente le seguenti:

  • installazione del controtelaio (di solito in acciaio zincato), che costituisce la struttura portante del serramento e che è fissato meccanicamente alla parete muraria;
  • installazione del telaio fisso, che viene fissata al controtelaio e che costituisce la parte del serramento sulla quale, poi, vengono agganciate le ante;
  • installazione del telaio mobile, costituito dalle ante apribili del serramento.

È importante tener presente che la prestazione dell’infisso è data dalla sommatoria delle prestazioni dei singoli elementi che lo compongono e, quindi, è fondamentale che tutti siano di buona qualità ed installati correttamente.

A titolo di esempio, si elencano alcuni valori caratteristici di trasmittanza termica (Uw) di alcuni dei materiali utilizzati nella realizzazione degli infissi:

  • legno duro: 2,1 W/m 2 K;
  • legno tenero: 1,8 W/ m 2 K;
  • metallo con taglio termico: 2,4 W/ m 2 K;
  • poliuretano con anima in metallo: 2,8 W/ m 2 K;
  • PVC con due camere cave: 2,2 W/ m2K;
  • PVC con tre camere cave: 2,0 W/ m2K.

Per le parti trasparenti, una trasmittanza termica bassa si ottiene con l’utilizzo di vetrocamere di diverso spessore e vetro basso-emissivi. Ma un parametro importante del vetro è il fattore solare g
Il fattore solare (g) è il rapporto tra l’energia globalmente trasmessa dalla lastra e l’energia incidente su di essa; più basso è il fattore solare, minore è l’energia trasmessa all’interno dell’ambiente.
Di seguito si riportano alcuni valori caratteristici di fattore solare per alcune tipologie di vetro (UNI TS 11300):

  • vetro singolo: 0,85;
  • doppio vetro normale: 0,75;
  • doppio vetro con rivestimento basso-emissivo: 0,67;
  • triplo vetro normale: 0,70;
  • triplo vetro con doppio rivestimento basso-emissivo: 0,50.

Si segnala, infine, che le norme UNI TS 11300 prescrivono un ricambio d’aria naturale minimo pari 0,3 vol/h che devono essere garantiti in una corretta progettazione dell’infisso.

Vantaggi

  • riduzione delle dispersioni per trasmissione nel periodo invernale;
  • riduzione delle dispersioni per ventilazione nel periodo invernale;
  • riduzione degli apporti di calore nel periodo estivo;
  • miglioramento delle condizioni di comfort interno, dovuto all’innalzamento della temperatura superficiale delle chiusure trasparenti.

Svantaggi

  • non ci sono particolari svantaggi nell’utilizzo di serramenti ad elevate prestazioni e i costi più elevati, rispetto ad un infisso tradizionale, sono ampiamente ricompensati dal minor consumo energetico.

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SCHERMATURE SOLARI ESTERNE

Descrizione e prestazioni

Le schermature solari esterne sono dispositivi che consentono la protezione e/o il controllo della radiazione solare diretta incidente negli ambienti interni, limitando, così, i carichi termici dovuti all’irraggiamento solare. Dispositivi esterni correttamente progettati consentono infatti di controllare in maniera efficiente gli apporti solari durante tutto l’anno, assicurando gli apporti gratuiti invernali e riducendo quelli estivi, esercitando quindi un effetto duplice sul condizionamento degli ambienti indoor: riduzione dei carichi invernali da riscaldamento e dei consumi estivi da raffrescamento.

I sistemi di schermatura solare possono anche contribuire energeticamente alla riduzione dei consumi invernali da riscaldamento mediante l’incremento -in taluni specifici casi- della resistenza termica dei componenti trasparenti di involucro.

Inoltre, i dispositivi esterni di protezione solare possono consentire il controllo di parametri aggiuntivi di comfort indoor, quali:

  • fenomeni di abbagliamento;
  • qualità luminosa in termini di illuminamento naturale, resa cromatica e contrasto visivo;
  • comfort visivo verso l’esterno;
  • gestione della privacy.

Alcuni sistemi sono in grado di influire, in modo significativo, anche per quanto riguarda il consumo elettrico per l’illuminamento artificiale. In tal senso sono progettati i sistemi ad aggetto orizzontale (overhang) che rivestiti di materiale riflettente sulla faccia superiore e posizionati a diverse altezze del serramento che devono schermare, permettono da un lato di ottenere un ombreggiamento interno e dall’altro riflettere sul soffitto interno la radiazione solare diretta, aumentando il livello di illuminazione naturale.

Si sottolinea infine come le prestazioni energetiche dei dispositivi esterni di protezione e/o controllo solare possano essere sensibilmente incrementate attraverso una progettazione sinergica dei componenti trasparenti di involucro cui vengono generalmente accoppiati, con interventi superficiali quali:

  • pellicole e film riflettenti;
  • trattamenti selettivi.

Dal punto di vista ambientale la riduzione dell’energia necessaria per il riscaldamento e per il raffrescamento si riflette nella diminuzione di emissioni di CO2.

Come si realizza l’intervento

L’installazione delle schermature solari può realizzarsi:

  • integrandola strutturalmente nell’involucro edilizio, come ad esempio nel caso di overhang o lamelle verticali in muratura o di persiane/tende scorrevoli incassate;
  • attraverso un’apposita struttura di sostegno costituita da ancoraggi, montanti e correnti generalmente realizzati in materiali metallici leggeri e resistenti;
  • ancorandola direttamente in facciata o direttamente alle singole chiusure trasparenti come nel caso di tendaggi o persiane.

I dispositivi più comunemente utilizzati, inoltre, possono essere o di tipo fisso o mobile-regolabile. Al primo gruppo appartengono gli aggetti orizzontali (overhang), lamelle verticali e aggetti obliqui e alcune tipologie di tensostrutture. Gli overhang sono la tipologia più adatta per le esposizioni a Sud, in quanto assicurano gli apporti invernali e proteggono efficientemente da quelli estivi, mentre le lamelle verticali costituiscono una protezione efficace per affacci ad Est ed a Ovest. Gli aggetti obliqui vengono previsti per applicazioni particolari studiate ad hoc dal progettista. Questi sistemi possono essere realizzati in differenti materiali, dalla muratura ad elementi metallici o lignei e le dimensioni dipendono dalla latitudine e dalle ombreggiature che devono sviluppare. In alcune situazioni possono essere integrate con  tecnologie rinnovabili (ad esempio elementi fotovoltaici). Al gruppo dei dispositivi mobili o regolabili appartengono, invece, i sistemi lamellari, le persiane e i tendaggi. Quelli più diffusi sono le schermature lamellari realizzate con elementi in lega leggere di metallo e come accennato, spesso, integrano tecnologie atte alla produzione di energia elettrica. In questi casi gli ancoraggi ai paramenti murari assolvono il doppio ruolo di supporto e di alloggiamento dei dispositivi di regolazione.

Vantaggi

  • controllo/impedimento penetrazione radiazione solare diretta negli ambienti indoor;
  • controllo surriscaldamento indoor;
  • riduzione fenomeni di abbagliamento;
  • sfruttamento controllato dell’illuminazione naturale;
  • mantenimento di parametri quali: resa cromatica e contrasto;
  • privacy.

Svantaggi

  • problematiche di installazione dovute a vincoli di facciata;
  • rischio di riduzione del comfort derivante dal mantenimento della visuale verso l’esterno;
  • scarsa adattabilità al variare delle condizioni climatiche (per dispositivi fissi);
  • necessità di continuo adattamento (per dispositivi mobili manuali) e consumo energetico (per dispositivi mobili automatizzati, privi di integrazione con fonti rinnovabili).

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SCHERMATURE SOLARI INTERNE

Descrizione e prestazioni

Sono dispositivi che attraverso il controllo dell’incidenza della radiazione solare negli ambienti interni, consentono di ridurre gli apporti gratuiti dovuti all’irraggiamento solare diretto. Rispetto alla schermature esterne sono sistemi meno efficienti, poiché consentono alla radiazione solare di oltrepassare le chiusure trasparenti e, dunque, di surriscaldare parte dell’ambiente. Tuttavia, se correttamente progettati, possono contribuire alla riduzione dei consumi energetici sia per il riscaldamento che per il raffrescamento. Inoltre, non bisogna sottovalutare che questi dispositivi producono anche benefici in termini di comfort come la riduzione dei fenomeni di abbagliamento, il miglioramento della gestione della privacy e il corretto illuminamento dell’ambiente che, a loro volta, consentono di abbattere i consumi energetici per l’illuminazione. Appartengono ai sistemi di schermatura interna i seguenti tipi di intervento:

Dispositivi interi ad oscuramento totale: sono, sostanzialmente gli scuri interni ed i tendaggi oscuranti che un elevato livello di oscuramento. Per questa caratteristica, fatta eccezione per specifiche applicazioni, ne viene sconsigliato l’utilizzo in quanto, pur agendo in maniera positiva sulla protezione solare, inducono problemi relativi all’illuminazione naturale ed il comfort visivo verso l’esterno.

Dispositivi interni ad oscuramento parziale “fissi”: sono i tendaggi a pannello con sistema “on/off”, che se opportunamente scelti in colorazione e tessuto, riducono gli apporti solari diretti, lasciano penetrare all’interno luce diffusa necessaria all’illuminamento naturale degli ambienti interni, contribuiscono ad evitare fenomeni di abbagliamento, preservano la privacy ed assicurano una buona resa cromatica e di contrasto. Tuttavia, bisogna considerare che la loro installazione limitano in maniera quasi totale la visuale verso l’esterno e riduce, in modo significativo, l’illuminazione naturale.

Dispositivi interni ad oscuramento parziale “regolabili”: sono costituiti da tendaggi regolabili (pacchetto) e principalmente da sistemi a “veneziana”. Questi ultimi rappresentano uno dei migliori compromessi in quanto di regolare il livello di oscuramento mediante l’orientamento delle lamelle di cui sono costituiti. Una particolare menzione va ai sistemi a veneziana parzializzati, ovvero nei quali la sezione superiore consente una regolazione delle lamelle indipendente da quella inferiore. In questo modo è possibile assicurare schermatura solare, protezione da fenomeni di abbagliamento e privacy, mantenendo buoni livelli di illuminazione naturale interna creando un effetto di luce diffusa.

 

Come si realizza l’intervento

Le schermature interne possono essere realizzate ed installate in diversi modi:

  • puntualmente, ovvero ancorati in corrispondenza del singolo serramento;
  • distribuiti, ovvero oscuranti più serramenti contemporaneamente (ad esempio: tendaggi a scorrimento in corrispondenza a serramenti a nastro).

La scelta dei dispositivi, dell’ancoraggio e del relativo sito di fissaggio (soffitto, telaio serramento, ecc.), dipendono dalla funzione che essi svolgono e, in alcuni casi, dalla tipologia funzionale di ambiente interno nella quale vengono inseriti. In generale, i sistemi di protezione solare interni sono disponibili sul mercato già corredati del rispettivo sistema di ancoraggio e fissaggio, che nella maggior parte dei casi corrisponde con la sede dei comandi, che possono essere manuali od automatizzati.

Vantaggi

  • riduzione parziale della penetrazione radiazione solare diretta negli ambienti;
  • riduzione parziale surriscaldamento interno;
  • riduzione fenomeni di abbagliamento;
  • sfruttamento controllato dell’illuminazione naturale;
  • mantenimento -se opportunamente progettati- di parametri quali: resa cromatica e contrasto;
  • migliore gestione della privacy.

Svantaggi

  • parziale surriscaldamento indoor da penetrazione della radiazione solare diretta;
  • rischio di riduzione del comfort derivante dal mantenimento della visuale verso l’esterno;
  • scarsa adattabilità al variare delle condizioni climatiche (per dispositivi fissi);
  • necessità di continuo adattamento (per dispositivi mobili manuali) e consumo energetico (per dispositivi mobili automatizzati, privi di integrazione con fonti rinnovabili).

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RAFFRESCAMENTO PASSIVO

Descrizione e prestazioni

È un sistema che consente la riduzione del carico termico estivo attraverso l’apporto energetico gratuito proveniente da risorse naturali e dal microclima locale senza utilizzare mezzi meccanici. La distribuzione dell’energia, infatti, avviene attraverso flussi termici naturali provocati da differenze di temperature e pressione (convezione, conduzione e irraggiamento). Il raffrescamento degli ambienti si effettua attraverso la ventilazione naturale o attraverso il controllo dell’umidità relativa. Con questo sistema si ottengono evidenti benefici sia dal punto di vista dei consumi energetici, sia per quanto riguarda le emissioni di CO2 che, altrimenti, sarebbero necessari con i tradizionali sistemi meccanici di condizionamento.

Come si realizza l’intervento

Il raffrescamento passivo è basato su interventi che limitano la conduzione del calore verso l’interno (dovuto all’insolazione,…), riduzione delle infiltrazioni di aria calda negli ambienti e dissipazione dei carichi termici in eccesso attraverso la ventilazione naturale o con sistemi di tipo ibrido. Per un funzionamento ottimale, l’utilizzo di sistemi di ventilazione naturale devono essere associati a sistemi di schermatura passiva o attiva in modo da limitare i carichi termici sull’edificio.

Tra le principali tecniche di raffrescamento che si realizzano facendo circolare aria con temperatura più bassa nell’ambiente da raffrescare si segnalano:

  • raffrescamento con ventilazione naturale diurno e notturno: si realizza in vari modi che hanno in comune l’immissione e l’estrazione di aria attraverso un ambiente confinato. Si parla di ventilazione passante orizzontale quando l’aria attraversa più locali con aperture poste su lati opposti e che si trovano alla medesima quota. La portata dipende dall’area netta delle aperture, dall’angolo di incidenza e dalla differenza di pressione. La profondità dei locali attraversati non dovrebbe essere superiore a 5 volte l’altezza del vano. Si ottiene una ventilazione passante verticale se l’apertura di ingresso si trova in posizione più elevata rispetto a quella di uscita. In tal caso l’apertura di ingresso deve essere in sopravento e risulta efficace in condizioni di vento estivo con direzione costante e/o nei contesti urbani ad alta densità edilizia. Quando l’immissione d’aria riguarda un unico ambiente mediante aperture poste su di una stessa parete si ha una ventilazione a lato singolo che dipende dalla portata, dalla velocità e dalla pressione del vento sull’apertura e dal numero e dalle superfici delle aperture stesse. Si parla, infine, di ventilazione combinata vento e effetto camino quando la differenza di temperatura dell’aria tra esterno ed interno attiva un moto di risalita dell’aria che entra da un’apertura posta in posizione bassa e fuoriesce nella parte alta di un condotto o di un vano scale. Quest’ultima strategia si può innescare anche solo per il gradiente termico tra interno ed esterno.
  • raffrescamento geotermico: può essere di tipo passivo se avviene per contatto tra involucro e terreno, come negli edifici ipogei, oppure ibrido indiretto se realizzato attraverso condotti interrati, ad aria o ad acqua. In quest’ultimo caso, attraverso un ventilatore, si prelevare l’aria calda esterna e la si immette nell’ambiente da raffrescare dopo che questa ha ceduto il calore al terreno durante il passaggio in una condotta interrata.
  • raffrescamento evaporativo: si basa sul principio che l’aggiunta di umidità in ambienti secchi consente una diminuzione di temperatura. Questo si ottiene con la sottrazione del calore contenuto nell’aria immessa in un ambiente, tramite il passaggio della stessa in contenitori d’acqua (bacini, canali, fontane, serpentine), getti nebulizzati (sistemi passivi diretti) o apparecchiature (sistema ibrido indiretto), che inducono l’evaporazione dell’acqua stessa;
  • raffrescamento radiativo: è attuato per dispersione notturna, verso il cielo sereno, del calore accumulato nelle strutture (sistema passivo diretto) o trasportato da un fluido, tramite pannelli radianti (sistema ibrido indiretto).

Vantaggi

  • Riduzione dei consumi energetici legati alla climatizzazione
  • Miglioramento della qualità dell’aria interna
  • Riduzione dei costi di gestione dell’edificio.

Svantaggi

  • Rischio di correnti d’aria
  • Difficoltà nel controllo dei livelli di umidità
  • Dipendenza dal clima e qualità dell’aria esterna
  • Difficoltà nel controllo dei livelli acustici
  • Difficoltà di applicazione in interventi di retrofit
  • Forte interazione con la distribuzione architettonica degli spazi interni.

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RISCALDAMENTO PASSIVO

Descrizione e prestazioni

Il riscaldamento passivo consente di riscaldare l’edificio o di ridurre il fabbisogno di energia dell’edificio attraverso l’apporto energetico gratuito proveniente da risorse naturali (prevalentemente sono sistemi che sfruttano la radiazione solare). Questo sistema consente di ridurre il fabbisogno invernale di energia termica con una conseguente diminuzione dei consumi di energia primaria e di emissioni di CO2 rispetto ai sistemi di riscaldamento convenzionali.

Come si realizza l’intervento

Il comportamento di un edificio che voglia sfruttare sistemi di riscaldamento passivo deve essere in grado di sfruttare la radiazione solare quando questa è disponibile e necessaria e di evitare le dispersioni verso l’esterno e sfruttare il calore immagazzinato. Per far questo ci si basa su interventi che limitano il flusso di calore verso l’esterno dell’edificio e attraverso sistemi per la captazione dell’energia solare. In base alla modalità di captazione dell’energia solare si hanno:

  • sistemi a guadagno diretto;
  • sistemi a guadagno indiretto;
  • sistemi misti;
  • sistemi a guadagno separato.

Le principali tecniche di riscaldamento passivo si basano sul principio dell’effetto serra e dell’accumulo termico. Attraverso l’effetto serra si riesce ad intrappolare e trattenere il flusso luminoso che si è trasformato in energia termica mentre sfruttando la capacità termica dei materiali è possibile accumulare energia termica e rilasciarla successivamente. Gli interventi che si possono realizzare per il riscaldamento passivo degli edifici avvengono principalmente attraverso un collettore e un accumulo, oltre che attraverso sistemi di controllo dei flussi di calore verso l’esterno. Il collettore è solitamente composto da una superficie trasparente che permette l’ingresso della radiazione luminosa e da un assorbitore che converte in calore l’energia luminosa. L’accumulo, invece, è un materiale con elevata capacità termica. I principali componenti di controllo possono essere i riflettori per aumentare il flusso luminoso e i sistemi di isolamento mobili per la riduzione delle dispersioni. Tra i principali tipi di intervento si segnalano:

  • progetti di edifici con ampie superfici vetrate esposte a sud per intercettare la maggior quantità di radiazione solare e l’utilizzo di masse di accumulo termico per il successivo rilascio (sistema diretto);
  • il muro Trombe è costituito da una parete composta da: una parete in laterizio ad elevata massa termica dipinta di scuro, un’intercapedine d’aria e una superficie vetrata che consenta al flusso luminoso di colpire la parete affinché possa riscaldarla. Il calore verrà accumulato durante il giorno dalla parete e verrà rilasciato nelle ore più fredde per irraggiamento agli ambienti interni. La parete deve essere esposta a Sud. (sistema indiretto);
  • le serre solari (o veranda) sono degli spazi chiusi vetrati adiacenti alla superficie opaca dell’ambiente riscaldato. Attraverso il principio dell’effetto serra questi sistemi riescono a trattenere la radiazione termica aumentando il guadagno solare e riducendo le perdite di calore per trasmissione verso l’esterno. La serra risulta efficace se esposta a Sud, Sud-Ovest (sistema indiretto).

Vantaggi

  • riduzione dei consumi energetici;
  • riduzione dei costi di gestione dell’edificio;

Svantaggi

  • rischio di correnti d’aria (per i muri trombe ventilati);
  • difficoltà nel controllo dei livelli acustici;
  • necessità di smontare la parte vetrata della serra nei mesi estivi per evitare effetto serra;
  • difficoltà, in alcune soluzioni, di applicazione in interventi di retrofit;
  • necessità di adeguate conoscenze per una corretta progettazione.

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