L'isolamento termico in architettura

Valutazione della prestazione termica in regime periodico, con metodo originale

La presente pubblicazione si configura come un manuale teorico-pratico che analizza l’architettura sostenibile – e quella passiva – dal punto di vista dell’isolamento termico (e non solo). Il testo, che introduce anche argomenti innovativi (come la valutazione semplificata dello sfasamento temporale dei materiali isolanti contro l’onda termica estiva), si sviluppa con i seguenti argomenti:

• Architettura passiva, sostenibilità, energia incorporata e impronta di carbonio. Cenni sui protocolli di valutazione del processo edilizio, ecc..
• Edilizia a quasi zero energia e quasi zero carbonio. Il caso concreto della Solcer House (Cardiff University: un edificio-laboratorio a energia positiva).
• Il benessere termico e il bilancio energetico di una persona con l’ambiente circostante. Lo scambio di calore, la temperatura operante e diversi esempi sull’uso dei diagrammi isocomfort di Fanger.
• Conduttività, resistenza e trasmittanza termica stazionaria. Andamento della temperatura nell’involucro.
• Valutazione dei ponti termici con un metodo numerico semplificato.
• Massa termica, diffusività del calore e stoccaggio nelle strutture di un edificio.
• Involucro e diffusione del vapore. Analisi di differenti tipologie di un cappotto termico. La condensazione superficiale e interstiziale. Valutazione semplificata con il metodo di Glaser. Opportunità e impiego delle barriere al vapore.
• Classificazione dei principali materiali isolanti. Analisi di alcune schede tecniche proposte dal mercato, e di un pannello innovativo a base di aerogel (nanomateriale super-isolante) per il montaggio di un cappotto termico super-sottile.
• Regime periodico, sistemi a cappotto ETICS e calcolo della trasmittanza termica periodica (e dello sfasamento temporale) con un metodo semplificato, messo a punto dall’autore, per la valutazione della capacità d’isolamento di un materiale, una struttura, ecc., contro il calore estivo.

Gli argomenti sono presentati in modo pratico – con dati, tabelle e grandezze tratte dal mercato dei materiali isolanti– e con esempi numerici svolti nei loro dettagli.

Di fatto, è utile soprattutto agli architetti, ai tecnici di progetto e di cantiere, agli studenti e ai cultori della materia. E anche a coloro che sviluppano prodotti innovativi.

La WebApp inclusa consente di accedere ad una banca dati di norme, provvedimenti e documenti utili, sempre aggiornata e consultabile attraverso un motore di ricerca.

AUTORE

Marco Berti, ingegnere e architetto, ha svolto attività di ricerca su temi ergonomici in aziende pubbliche e private. Ha ricoperto la funzione di esperto dei sistemi tecnologici e di Energy manager nella Regione Piemonte. Attualmente è impegnato nei temi dell’edilizia e della mobilità sostenibile. Tra le opere: il progetto di gestione del patrimonio impiantistico “Global Service Tecnologico” della Regione Piemonte (Torino, 1998). Con la casa editrice Grafill ha già pubblicato: EQZE. Dal cappotto termico alla ventilazione controllata, 2021.

INDICE

INTRODUZIONE 
Obiettivo e metodo 
Argomenti trattati 
Conclusione

1. CONCETTI DI BASE 
1.1. Architettura passiva 
1.1.1. Edilizia solare passiva 
1.1.2. Edilizia passiva 
1.1.3. Sistemi passivi 
1.2. Frammenti di sostenibilità 
1.2.1. Protocolli di valutazione 
1.2.2. Il processo di combustione 
1.3. La sostenibilità in numeri 
1.3.1. Il riscaldamento globale 
1.3.2. Impronta di carbonio 
1.3.3. Energia assorbita (o incorporata) 
1.3.4. Calcolo impronta di carbonio ed energia incorporata 
1.3.5. Valutazione della sostenibilità di un cappotto termico

2. EDILIZIA A CARBONIO ZERO 
2.1. Una casa a energia positiva 
2.2. Il sistema involucro 
2.2.1. Tecnologia SIPs 
2.2.2. Tecnologia OSB 
2.2.3. Tecnologia TSC 
2.3. Il sistema impianti 
2.3.1. Sistema solare fotovoltaico 
2.3.2. Accumulatori di energia elettrica 
2.3.3. Il sistema di ventilazione 
2.3.4. La pompa di calore e l’accumulo termico 
2.4. Schema generale 
2.5. Una digressione sugli edifici nZEB 
2.6. Appunti sulla sostenibilità 
2.6.1. Crediti di sostenibilità 
2.6.2. Sostenibilità dell’involucro 
2.6.3. Sostenibilità dei sistemi fotovoltaici 
2.6.4. Sostenibilità di sistema

3. BENESSERE TERMICO 
3.1. Il benessere termico 
3.1.1. Temperature e comfort 
3.1.2. Il movimento dell’aria indoor 
3.1.3. Umidità relativa dell’aria indoor ed evaporazione 
3.2. Il bilancio termico di una persona 
3.2.1. Generare calore (il metabolismo) 
3.2.2. Dal calore al lavoro (o attività) 
3.2.3. La superficie di scambio termico 
3.2.4. Lo smaltimento del calore 
3.3. Irraggiamento termico 
3.4. Conduzione termica 
3.5. Convezione termica 
3.5.1. Convezione e irraggiamento 
3.5.2. Modalità combinate di scambio termico  
3.6. Evaporazione (e condensazione) 
3.7. Gli scambi termici del corpo umano 
3.8. Il valore energetico delle attività 
3.9. La resistenza termica dei vestiti 
3.10. La temperatura operante 
3.11. Le condizioni di comfort 
3.11.1. Modello della temperatura dell’aria 
3.11.2. Modello della temperatura operante 
3.12. Le curve isocomfort 
3.12.1. Esempio di utilizzazione delle curve isocomfort 
3.13. Statistica sulle sensazioni termiche 
3.14. Scambi termici di una persona in un ambiente indoor 
3.14.1. Caso A: temperature uguali 
3.14.2. Caso B: temperature diverse 
3.14.3. Disagio termico da irraggiamento 
3.14.4. Risoluzione contro il disagio termico da irraggiamento

4. TRASPORTO DI CALORE 
4.1. Conduttività, resistenza e conduttanza 
4.1.1. Conduttività termica 
4.1.2. Resistenza termica 
4.1.3. Conduttanza termica 
4.2. Resistenza termica superficiale (o adduttanza) 
4.2.1. Valori convenzionali della resistenza termica superficiale (o adduttanza) 
4.3. Resistenza termica delle intercapedini 
4.4. Resistenza termica di contatto 
4.5. Resistenza termica totale 
4.5.1. Resistenza termica totale dell’involucro opaco di una casa passiva 
4.5.2. Formule per il calcolo della resistenza termica dell’involucro trasparente 
4.6. Trasmittanza termica stazionaria 
4.7. Esempi pratici di calcolo della trasmittanza termica 
4.7.1. Chiusura perimetrale multistrato 
4.7.2. Vetrate dei serramenti 
4.8. Trasmittanza termica dei serramenti 
4.8.1. Calcolo della trasmittanza di un serramento 
4.9. Flusso termico nello spessore dell’involucro 
4.9.1. Esempio sulla struttura A: il flusso termico 
4.10. Temperatura nello spessore dell’involucro 
4.10.1. Esempio sulla struttura A: la distribuzione della temperatura

5. PONTI TERMICI 
5.1. Isoterme e linee di flusso 
5.2. Le trasmittanze termiche 
5.3. Stratigrafie e ponti termici 
5.4. Effetto termico 
5.5. Tipologia e posizione dei nodi termici 
5.6. Aspetti quantitativi 
5.7. Atlante dei ponti termici 
5.7.1. Alcuni atlanti di riferimento 
5.8. Esempio di calcolo dei ponti termici 
5.8.1. Quote interne 
5.8.2. Quote esterne 
5.9. Modello semplificato per la risoluzione dei ponti termici

6. MASSA E DIFFUSIVITÀ DELL’INVOLUCRO 
6.1. Caratteristiche del sistema involucro 
6.1.1. Esempio sulla valutazione del coefficiente di dispersione termica dell’involucro 
6.1.2. Esempio sulla valutazione della dispersione termica stagionale 
6.1.3. La reazione al fuoco 
6.2. La massa termica 
6.3. Grandezze termiche fondamentali 
6.3.1. Esempio sulla struttura A: il cappotto esterno 
6.3.2. Esempio sulla struttura B: il cappotto interno 
6.4. La diffusività termica 
6.4.1. Esempio sulla struttura A: la diffusività termica

7. TRASPORTO DI MASSA 
7.1. La formazione dell’umidità 
7.1.1. La condensazione superficiale 
7.1.2. La condensazione nella massa (o interstiziale) 
7.2. La diffusione del vapore 
7.2.1. Permeabilità e resistenza al vapore 
7.2.2. Esempio sulla struttura A: la parete d’aria equivalente 
7.2.3. Esempio sulla struttura A-modificata: la condensazione superficiale 
7.2.4. Esempio sulle strutture A e B: la condensazione interstiziale (o nella massa) 
7.2.5. Esempio sulla struttura B: barriera al vapore

8. PRESTAZIONI TERMICHE E MATERIALI 
8.1. Caratteristiche di un materiale isolante 
8.2. Classificazione dei materiali isolanti 
8.3. Fibra di canapa 
8.3.1. Pannelli in fibra di canapa per cappotto 
8.4. Fibra di cellulosa 
8.4.1. Fiocchi di cellulosa per riempire le cavità 
8.5. Fibra di legno (WF) 
8.5.1. Pannelli in fibra di legno (WF) per cappotto 
8.6. Lana di legno mineralizzata (WW) 
8.6.1. Pannelli in lana di legno mineralizzata (WW) per cappotto 
8.6.2. Confronto tra fibra di legno e lana di legno mineralizzata 
8.6.3. Esempio di calcolo degli spessori equivalenti 
8.7. Sughero espanso (EC) 
8.7.1. Granulato in sughero espanso 
8.8. Lana di pecora 
8.8.1. Materassino in lana di pecora 
8.9. Perlite espansa (EPB) 
8.9.1. Pannelli di perlite espansa 
8.10. Lana minerale (MW) 
8.10.1. Pannello in lana di roccia per cappotto 
8.10.2. Feltro in lana di vetro 
8.10.3. Feltro in lana di vetro con freno vapore 
8.10.4. Lana di vetro per insufflaggio 
8.11. Vetro cellulare (CG) 
8.11.1. Lastre di vetro cellulare (CG) 
8.11.2. Granulato in vetro cellulare (CG) 
8.12. Silicato di calcio espanso 
8.13. Polistirene espanso sinterizzato (EPS) 
8.13.1. Pannello in EPS grigio per cappotto 
8.14. Polistirene espanso estruso (XPS) 
8.14.1. Pannello di polistirene espanso estruso (XPS) 
8.15. Conclusioni

9. CALCOLI PRATICI IN REGIME PERIODICO 
9.1. I fattori del regime periodico 
9.2. Un modello semplificato 
9.2.1. Materiali isolanti e diffusività termica 
9.2.2. Trasmittanza periodica, smorzamento e sfasamento 
9.2.3. Cappotto termico in regime periodico e sfasamento temporale 
9.2.4. Materiali isolanti e sfasamento unitario 
9.3. Sistema a cappotto termico 
9.3.1. Cappotto e sostenibilità 
9.3.2. La messa in opera di un sistema a cappotto 
9.4. Un materiale isolante con prestazioni estreme 
9.4.1. Pannello composito in aerogel, polipropilene e fibra di vetro 
9.4.2. Confronto del pannello in aerogel con gli isolanti λ-0,04 
9.4.3. Diffusività termica e sfasamento unitario del pannello in aerogel 
9.4.4. Isolamento dal freddo e dal caldo: sughero espanso contro aerogel 
9.4.5. Isolamento dal freddo e dal caldo: lana minerale contro aerogel 
9.5. Materiali per un cappotto termico 
9.5.1. Stratigrafia del cappotto 
9.5.2. Basamento in vetro cellulare (struttura termoisolante “contro terra”) 
9.5.3. Cappotto termico in lana di roccia (struttura termoisolante “contro aria”) 
9.5.4. Alternative per contrastare il calore estivo 
9.5.5. Perché dobbiamo evitare (per quanto possibile) il polistirene 
9.5.6. E se usassimo la lana di legno mineralizzata? 
9.5.7. Analisi dell’andamento delle resistenze 
9.5.8. Cappotti sostenibili e poco sostenibili

10. CONTENUTI E ATTIVAZIONE DELLA WEBAPP 
10.1. Contenuti della WebApp 
10.2. Requisiti hardware e software 
10.3. Attivazione della WebApp

BIBLIOGRAFIE E SITOGRAFIA 
Bibliografia 
Sitografia