Edilizia a basso consumo energetico - CNA PAdova · 2017-03-06 · 7 Casa Energia PONTI TERMICI...

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GUIDA N. 2I PONTI TERMICI

di Ruben Erlacher

Edilizia a bassoconsumo energetico


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a cura del centro studi CNA PadovaProgetto Costruire Sostenibile

Con il contributo di

CasaEnergia

GUIDA N. 2

I PONTI TERMICIdi Ruben Erlacher

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Realizzato daCNA PADOVAcon il contributo dellaCamera di Commercio di Padova

Via Croce Rossa 5635129 PADOVATel. 049 8062211e-mail: [email protected]

Progetto Costruire Sostenibile CNA Padova

Autore: Ph.D. Dr. Ing. Ruben ErlacherVia S. Elisabetta 37 I - 39040 Varna (BZ)

Impaginazione grafica:Pubblylive di Paola Sturaro, Este (Pd) - 0429 635820

Stampa: Grafiche CorràVia G. Mansoldo, 10 - 37040 Arcole (Vr) - 045 6101574

Tutti i diritti sono riservati.L’utilizzo anche parziale del testo della presente guidadovrà essere autorizzato da Cna Padova.


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Pensare a gestire e ottimizzare il risparmio ener-getico per accrescere la competitività del mondodelle imprese e della società civile ed economica ingenerale è, oggi più che mai, un dovere, ma soprat-tutto un atto di grande responsabilità.

Il sistema casa si sta evolvendo notevolmente conmateriali e tecnologie innovative che devono di-ventare patrimonio tecnico e culturale delle im-prese moderne che programmano il proprio futuro.

La Comunità Europea ha tracciato in modo precisoil percorso da seguire fissando per il 2020 impor-tanti obiettivi a cui tutti i sistemi economici dei paesicomunitari dovranno attenersi.

In termini energetici, gli edifici incidono in modo ri-levante sui consumi e sulla relativa emissione di co2nell’atmosfera. E’ in atto infatti una revisioneprofonda dei sistemi costruttivi per poter generareedifici ad alta efficienza energetica.

Cna Padova, molto sensibile a questi temi, sta met-tendo a disposizione delle imprese una formazionedi qualità, attivando i corsi base ed avanzati CasaClima.

Con la guida “La casa a basso consumo energetico:i ponti termici”, Cna Padova, in collaborazione conla Camera di Commercio di Padova nell’ambito delprogetto Casa Energia 2013, mette a disposizionedelle imprese uno strumento importante ed inno-vativo, semplice ed efficace, per sostenere le im-prese che operano nel “sistema casa” padovano,con l’ausilio di linee guida operative e i requisitivi co-struttivi per la realizzazione o ristrutturazione di uninvolucro di una casa a basso consumo energetico.

Guerrino GastaldiPresidente Provinciale

CNA Padova


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Un tassello in più per rendere il risparmio ener-getico opportunità di sviluppo sostenibile.Dopo le varie Guide presentate gli anni scorsi, que-sta pubblicazione prettamente tecnica “fotografa”e descrive in maniera dettagliata ed analitica nuovestrategie per gestire e ottimizzare il risparmio ener-getico in modo tale da accrescere la competitivitàdel mondo delle imprese e della società civile edeconomica in generale. Quest’obiettivo è, oggi piùche mai, un atto di grande responsabilità.Il mondo imprenditoriale padovano, attraverso lapiena sinergia e condivisione della Camera di Com-mercio e di tutte le Associazioni di categoria, af-fronta da diversi anni la questione relativa all’ener-gia e all’importanza di realizzare costruzioni sem-pre più moderne e tecnicamente all’avanguardiaper garantire un ottimo comfort abitativo con unminimo consumo energetico in inverno e un’effi-ciente climatizzazione in estate. La pubblicazione,realizzata dalla CNA con il sostegno della Camera diCommercio di Padova, tocca tutti questi temi con-dividendo un percorso operativo dalle modalità in-novative.E’ in questo scenario che è stata realizzata questaguida, nella quale viene illustrato un percorso tec-nico mirato a far crescere culturalmente e profes-sionalmente le diverse categorie imprenditoriali le-gate al Sistema Casa.Il messaggio che la Camera di Commercio di Padovaintende trasmettere alle imprese edili è che, oggipiù che mai, serve un salto di qualità culturale percontribuire a diffondere una più sostenibile filoso-fia del costruire, utilizzando le più moderne e inno-vative tecniche di risparmio energetico.La formazione può infatti costituire uno strumentoin più per stimolare un approccio virtuoso alla crea-zione di una comunità sostenibile. E’ una sfida cheva colta e sostenuta a tutti i livelli per costruire un’a-rea metropolitana realmente “green”, basata su unsistema meno energivoro e un processo residen-ziale e di consumo più sostenibile e sempre menodipendente dalle fonti energetiche non rinnovabili.Solo così ci si può davvero proiettare in una rinno-vata dimensione economica, basata su un equili-brato rapporto con le fonti di energia.

Fernando ZilioPresidente della

Camera di Commerciodi Padova


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PONTI TERMICI

Ponti termici critici possono essere la causa di formazione di condensa o fenomeni diformazione di muffa. Inoltre i ponti termici possono incidere molto sul fabbisognoenergetico di edifici, soprattutto se si tratta di edifici a basso consumo energetico.

DEFINIZIONEUn ponte termico è una zona delimitata con densità di flusso termico maggiore ri-spetto agli elementi strutturali adiacenti. Attraverso questa zona nel periodo invernale passa piú calore che nella zona circo-stante. La presenza di ponti termici (dovuta soprattutto alla mancanza di una pianificazionedettagliata) rappresenta un problema particolare. I ponti termici diminuiscono la sen-sazione di benessere e aumentano il fabbisogno energetico dell’edificio. L’abbassa-mento della temperatura superficiale attorno ad un ponte termico può provocare laformazione di condensa e persino di muffa.

Fondamentalmente si dividono due tipologie di ponti termici: a) Ponti termici causati dalla presenza di materiali diversi, esempio:

pilastro in cemento armato non isolato in una parete ben isolata.b) Ponti termici causati da un cambiamento della geometria, esempio:

angoli di un edificio.Naturalmente si possono verificare anche ponti termici combinati (a+b).I ponti termici classici sono:• collegamento tra il pavimento aderente al suolo e il muro perimetrale;• collegamento finestra - muro;• solaio del balcone;• cordolo;• pilastro in cemento armato richiesto dalla statica in una parete esterna; • collegamento muro - tetto.

Inoltre si distinguono in: ponti termici lineari: definiti con Ψ (PSI) W/mK e ponti termici puntuali χ (CHI) in W/K.

Tutti questi dettagli richiedono una particolare progettazione ed esecuzione per nonprovocare svantaggi a livello termico o perfino danni alla costruzione finale.

OSSERVAZIONI GENERALINel caso in cui si avvolga l’involucro dell’edificio con un cappotto, è necessario che l’i-solamento esterno non termini con lo spigolo inferiore del solaio della cantina non ri-scaldata, ma prosegua anche lungo le pareti della cantina (a meno che la struttura sot-tostante non sia termicamente divisa). Altro punto critico è rappresentato dalla giunzione del solaio aderente al suolo con la


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parete esterna: in caso di un volume riscaldato si dovrebbe collegare al meglio l’isola-mento della parete con quello del solaio. In questo caso devono essere utilizzati na-turalmente isolanti adatti per strutture sotterranee. Deve inoltre essere garantito in al-cune strutture particolari che l’isolamento utilizzato abbia la necessaria resistenza allacompressione. I balconi rappresentano un ulteriore ponte termico classico. Questi possono esserestaticamente separati dalla struttura portante, interamente isolati oppure termica-mente divisi. Anche il cordolo presenta una zona di rischio per quanto riguarda la formazione di con-densa e muffa. Questi ponti termici devono essere eliminati con una corretta proget-tazione e realizzazione.Con l’utilizzo di un cappotto esterno con spessore adatto viene automaticamente iso-lato anche il cordolo, che in questo caso non rappresenta più un ponte termico critico.Nel caso in cui venga utilizzata una struttura monostrato bisogna isolare ulteriormenteil cordolo. Anche la malta usata può creare un ponte termico. È necessario quindi utilizzare unamalta d’allettamento oppure incollare i singoli strati nel caso di una parete monostratocon mattoni porizzati ad un basso valore lambda. Il tipo di malta incide meno per unastruttura con cappotto e una struttura con isolamento termico in intercapedine.

Termografia esterna durante l’inverno: si notano cordoli e pilastri come anche i giuntidi malta tra i laterizi. Inoltre sono visibili due tracce nel laterizio.


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Termografia interna durante l’inverno: si nota la riduzione della temperatura superfi-ciale interna, dovuta all’angolo (ponte termico causato dal cambiamento della geo-metria) ed al cordolo (ponte termico causato dal cambiamento del materiale in com-binazione della geometria). La temperatura più bassa si misura nell’angolo tra questidue ponti termici. Anche dall’interno è visibile il giunto di malta tra i laterizi: questogiunto è più freddo rispetto alla superficie del laterizio.

L’esempio successivo sottolinea l’importanza di un ponte termico

Perimetro della casa = 48m per piano.

Si presume un classico ponte termico di un cordolo non isolato termicamente in com-binazione con un muro in laterizio porizzato termicamente molto buono. Il muro in laterizio rettificato con lambda basso ha una trasmittanza buona di0,18W/m²K. Il cordolo in CA non isolato termicamente crea due problemi in questocaso:a) la temperatura superficiale interna si abbassa drasticamente aumentando il rischio

di formazione di condensa o muffa;


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b) aumenta la perdita di energia della parete oltre alla perdita dovuta al muro con il suovalore U=0,18W/m²K.

Il valore PSI calcolato per questo cordolo ammonta a 0,482W/mK: questo significa cheoltre alla perdita del muro con il suo valore U si perdono 0,482W di energia per ognimetro lineare del cordolo e per ogni grado di differenza di temperatura tra interno edesterno. Perimetro = 48m con dati climatici di Padova (2383 Gradigiorno GG in Kd/a).QT=48mx3 x 0,4819W/mK x 2383GG x 24/1000= 3969kWh/a.

Questo significa che questo ponte termico provoca un aumento di perdita energeticadel muro di ca 4000kWh/a. Se la casa è a basso consumo energetico, la perdita ag-giuntiva di energia incide tanto sul consumo energetico. Inoltre si abbassa notevol-mente la temperatura superficiale interna. Se invece la casa rappresenta un consumo energetico già molto alto (dovuto ad unisolamento termico scarso) la perdita aggiuntiva di energia non incide più di tanto, inquanto la casa ha già un consumo molto alto di energia: rimane però il problema dellatemperatura superficiale interna fredda con rischio di formazione di condensa e muffa.

Esempio di un ponte termico critico.

La temperatura di un ponte termico può essere simulato con elementi finiti. La tem-peratura di un elemento strutturale distante da un ponte termico dipende dalla tra-smittanza termica (U) dell’elemento.


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Il grafico successivo indica la relazione tra U e temperatura superficiale a diverse tempe-rature esterne in regime stazionario.La temperatura interna di riferimento è +20°C.

Spiegazioneun elemento strutturale con una trasmittanza U di 1,0W/m²K (linea magenta nel graficosopra) ha una temperatura superficiale interna di +16°C se la temperatura esterna èpari a -10°C e se la temperatura interna è pari a +20°C. Migliore è la trasmittanza termica (valore U basso), maggiore è la temperatura su-perficiale interna riferita ad una certa temperatura esterna. Più calda è la superficie in-terna, più bassa è il rischio di formazione di condensa.

Termografia di una casa esistente con ponti termici critici.


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La temperatura di rugiada: la formazione di condensa

Condensa si può formare se l’aria raggiunge la saturazione, cioè la capacita massimadi contenere vapore acqueo. L’umidità di saturazione dipende dalla temperatura del-l’aria. Aria più calda può contenere più vapore acqueo mentre aria più fredda può con-tenere meno vapore.Per questo si può paragonare in forma semplificata l’aria con un bicchiere d’acqua,come raffigurato nel grafico sotto riportato.Così come un bicchiere più alto può contenere più acqua, aria più calda può contenerepiù vapore acqueo. Naturalmente l’acqua visibile in un bicchiere è sinonimo di vaporeacqueo non visibile dell’aria.

Esempio riferito al grafico sopra.

Se l’aria in una stanza con una certa temperatura (T1 nel grafico sopra) ed un’umiditàassoluta (per esempio (10g/m³), che corrisponde ad una certa umidità relativa (50%), èin contatto con una superficie più fredda, si abbassa la temperatura dell’aria in vici-nanza di questa superficie (T2). Questa riduzione della temperatura dell’aria provocaun aumento dell’umidità relativa, mentre l’umidità assoluta rimane invariata (10g/m³).Se quest’aria è in contatto con una superficie sufficientemente fredda (T3), come peresempio un ponte termico critico, si raggiunge la saturazione dell’aria e si forma con-densa visibile su questa superficie.


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Questo esempio sottolinea l’importanza di evitare ponti termici con temperature su-perficiali fredde.

Dalle tabelle sopra si evidenzia che l’aria con 22°C e 45% contiene circa la stessa umidità as-soluta dell’aria con +20°C e 50% oppure 17°C e 60% o 12°C e ca. 80%.


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Esempio illustrativo

La tabella dell’umidità assoluta in g/m³ sopra riportata dimostra che all’interno di unedificio con porte interne spalancate, esiste mediamente la stessa umidità assolutanelle stanze. Se le stanze sono riscaldate diversamente, l’umidità relativa varia in basealla temperatura.Riprendendo l’esempio della tabella dell’umidità assoluta, in bagno si potrebbe misu-rare T1=22°C e 45% (che corrisponde ad un’umidità assoluta di 8,7g/m³), mentre in unaaltra stanza +20°C e il corrispettivo 50% e nella stanza da letto T2=+17°C e 60% (semprecon la stessa umidità assoluta di ca. 8,6-8,7g/m³).Più fredda è la stanza, più freddi sono le pareti ed i ponti termici. Per questo spesso laformazione di muffa incomincia nella stanza più fredda della casa ossia la stanza daletto (T3 negli angoli/ponti termici).


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Formazione di muffa

Una buona qualità d’aria, un’umidità dell’aria adeguata, una temperatura dell’aria in-terna piacevole e superfici calde garantiscono un alto grado di benessere all’internodell’edificio. La formazione di muffa è in relazione diretta all’umidità. In ambienti con alta umiditàoppure elementi strutturali pieni d’umidità è quasi impossibile ottenere un buon climaabitativo.La presenza di muffa si osserva soprattutto in costruzioni vecchie oppure in edifici ri-sanati (in modo sbagliato) e raramente in costruzioni nuove. Le muffe sono funghi chetroviamo spesso sulle pareti delle abitazioni umide. Se trovano l’acqua per germo-gliare, fioriscono sulle pareti umide con danni estetici ma soprattutto danni per la sa-lute. Le cause principali della formazione della muffa sono le seguenti:

• elevata umidità del materiale; • elevata umidità dell’aria;• temperatura superficiale bassa.

Per evitare la formazione di muffa bisogna conoscere ed eliminarne le cause. Non è suf-ficiente rimuovere semplicemente la muffa senza eliminare le cause effettive, inquanto si riformerà prima o poi nuovamente.

Le cause di un elevato grado d’umidità all’interno dell’edificio possono essere:

1) introduzione diretta di umidità dovuta a:• tetto o grondaia con rotture;• presenza di fessure nella muratura o sigillatura insufficiente attraverso le quali può

infiltrare acqua;• prosciugamento insufficiente di una costruzione nuova;• rottura di tubi all’interno dell’edificio;• umidità risalente dalla cantina o dal suolo;

2) elevata umidità relativa dovuta a:• ventilazione sbagliata in combinazione con attività che causano un’elevata umidità

(cucinare, stendere la biancheria in ambienti chiusi, doccia);• formazione di condensa in combinazione di ponti termici critici.

Nel caso di un’introduzione diretta d’umidità nell’edificio bisogna trovare ed eliminarele cause per fermare la quantità di umidità e per prosciugare eventualmente l’elementocostruttivo. Nella costruzione massiccia viene utilizzata una grande quantità d’acqua durante lafase costruttiva. La malta, usata per formare la muratura, contiene tanta acqua.


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Acquazzoni durante la fase di costruzione (non coperta) sono un’ulteriore causa dipresenza di un’elevata quantità d’umidità nella costruzione. Questa umidità deve avere la possibilità di evaporare. Se un elemento strutturale bagnato viene utilizzato e non prosciugato (applicazionedell’intonaco o di un isolamento esterno ecc.) necessita parecchio tempo (anni!) perasciugarsi; vi è quindi la tendenza alla formazione della muffa.

Un’elevata umidità relativa dell’aria all’interno dell’edificio si determina semplicementecon un igrometro. L’umidità relativa dovrebbe oscillare tra 35 e 60%. La presenza diun’elevata umidità relativa deve essere abbassata con una ventilazione adeguata op-pure un’eventuale deumidificazione, durante l’estate degli ambienti rinfrescati.

Le cause di un’umidità relativa troppo elevata possono derivare sia da elementi strut-turali umidi che da attività che producono un’elevata umidità, come ad esempio, cuci-nare, stendere la biancheria in ambienti chiusi, fare la doccia. Se la ventilazione è in-sufficiente, si può formare della muffa soprattutto attorno ai ponti termici. Durantel’inverno quando le temperature sono rigide all’esterno, tendiamo a non ventilare benel’ambiente interno. L’aria consumata ed umida condensa all’interno dei muri esternifreddi e non isolati adeguatamente. Ciò favorisce la formazione della muffa. Un’umidità dell’aria all’interno elevata in combinazione con pareti esterne umide ofredde favorisce la formazione della muffa. Questo vale soprattutto per edifici vecchi che generalmente sono isolati male. Lamuffa si forma tendenzialmente negli angoli oppure lungo il passaggio tra solaio emuro esterno (ponti termici). A volte la muffa si forma anche dietro i mobili appog-giati a pareti esterne perché in questo caso il mobile assume la funzione di un isola-mento interno che abbassa la temperature superficiale della parete. (consiglio: lasciarequalche cm di spazio tra mobile e muro).

Nel caso di un risanamento di un edificio vecchio spesso si tende a rendere ermetico(a tenuta all’aria) l’involucro (per esempio con nuove finestre) senza isolarlo termi-camente appropriatamente. Siccome l’aria umida poteva uscire attraverso fessure esi-stenti, la ventilazione era in parte garantita ma purtroppo non controllabile. Con la so-stituzione delle finestre oppure con un nuovo intonaco o una nuova pittura l’edificiodiventa ermetico. Rendere l’edificio a tenuta all’aria durante un risanamento termicoè una cosa buona e giusta, ma bisogna ventilare in modo puntuale. Se si cambianodunque solo le finestre senza interventire termicamente sull’involucro, l’aria umidanon può più uscire in parte attraverso gli spifferi. All’interno si può raffreddare l’aria invicinanza di pareti fredde o perfino condensare. Proprio nel caso di un risanamento diun edificio vecchio è necessario di evitare ponti termici ed isolare adeguatamente l’e-dificio.

In una costruzione nuova si vede raramente la formazione di muffa. Siccome l’involu-cro esterno è chiuso ermeticamente (con buona tenuta all’aria) ed isolato appropria-tamente, e senza la presenza di ponti termici, non si può formare la muffa. Le super-


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fici all’interno dell’edificio hanno quasi la stessa temperatura dell’aria interna dovutaalla buona trasmittanza termica e alla risoluzione dei ponti termici. Se l’umidità dellastruttura costruttiva può prosciugarsi, e se non esistono ponti termici, non si forma lamuffa. In ogni caso la ventilazione corretta è essenziale (nel prossimo capitolo ve-dremo come ciò avverà).

Muffa si forma se l’umidità relativa in vicinanza della superfice supera 80% per untempo prolungato. A differenza della condensa, che è un fenomeno immediato, se latemperatura superficiale raggiunge la temperatura di rugiada, il fenomeno della cre-scita di muffa necessita più tempo con un’umidità elevata sopra 80% in prossimitàdella superficie. Esempio: a +20°C e 50% di clima interno costante, si forma muffa se la temperatura su-perficiale rimane sotto 12,6°C per un tempo prolungato (ca 7-14 giorni). Se tale super-ficie rimane sotto 12,6°C ma sopra 9,3°C non si forma condensa ma nel lungo periodomuffa.


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Rilievo termografico all’ interno durante l’inverno con una presenza visibile di muffa sullafoto.

Da indagini fatte sul luogo risultava che la formazione di muffa in questo caso non eradovuta ad un ponte termico critico, ma ad una concentrazione di umidità relativa in-terna eccessiva per lungo tempo (aerazione insufficiente da parte dell’inquilino).

L’aerazione/ventilazione corretta di un edificio

Poichè passiamo molto tempo all’interno degli edifici, la qualità dell’aria interna è fon-damentale per la nostra salute. Con un continuo ricambio d’aria viene eliminata l’ariaconsumata e nello stesso tempo viene regolata l’umidità relativa. Il fattore del ricambio d’aria (n) descrive quante volte viene ricambiato il volume del-l’aria interno. Questo valore (n) non dovrebbe essere inferiore a 0,3. Ciò significa, che il 30 % del vo-lume d’aria totale dovrebbe essere ricambiato ogni ora – oppure il volume totale ognitre ore. Il valore n=0,3/h è anche definito dalla legislazione in Italia.Con l’aerazione adeguata viene garantita la riduzione della presenza di ossido di car-bonio (dovuto alla respirazione), monossido di carbonio (dovuto al processo di com-bustione), vapore acqueo (dalla cucina), emissioni dovute a sostanze chimiche, lacche,collanti e prodotti tessili.

Aerazione con finestre spalancate e aerazione trasversale: Questo è il miglior modo di arieggiare. In questo modo si può ottenere il ricambio d’a-ria necessario in breve tempo. Inoltre si evita uno spreco d’energia inutile e le super-fici interne non vengono raffreddate eccessivamente. I vani utilizzati dovrebbero essere ventilati ogni 3 ore circa. In questo modo si eliminanosostanze inquinanti e si migliora il clima abitativo interno.


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Aerazione con finestre spalancate: ventilare con finestra spalancata da 3 a 10 minuti inbase alla temperatura esterna.

Aerazione trasversale: spalancare tutte le finestre (creare una corrente d’aria) da 2 a5 minuti in base alla temperatura esterna.

Aerazione controllata:una ventilazione meccanica è senza dubbio la versione può confortevole. Essa garan-tisce un ricambio d’aria necessario automatico, in modo tale da garantire un’ottimaqualità d’aria all’interno dell’edificio. In inverno si tende a ventilare troppo poco e la qualità dell’aria all’interno dei vani abi-tativi è scarsa. Una ventilazione automatica e con recupero d’aria garantisce sempreuna buona qualità dell’aria all’interno e riduce il fabbisogno energetico in modo signi-ficativo. Un tale impianto può essere regolato in modo arbitrario o può essere spentoin qualsiasi momento. Ovviamente si può aprire ogni finestra anche in presenza diun’aerazione controllata.


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