I materiali tradizionali per l efficienza energetica degli edifici: La terra cruda

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1 I materiali tradizionali per l efficienza energetica degli edifici: La terra cruda Giuseppe Desogus Laboratorio Efficienza Energetica, Sardegna Ricerche

2 Il Laboratorio Efficienza Energetica Coordinatore Scientifico Prof. Antonello Sanna Sardegna Ricerche ha attivato nel 2008 il Cluster Tecnologico Energie Rinnovabili chehal'obiettivodifocalizzarele competenze di punta presenti in Sardegna nei settori della ricerca avanzata e della produzione di energie rinnovabili in un sistema integrato a supporto di uno sviluppo innovativo e competitivo del territorio. Esso rappresenta un importante passo nella realizzazione della strategia regionale per la ricerca oltre che uno strumento di supporto al Piano Energetico Ambientale Regionale per il conseguimento dei programmi di riduzione delle emissioni nocive secondo i protocolli di Montreal, Kyoto e Goteborg. La principale attività consiste nella realizzazione di progetti di ricerca, sviluppo e formazione e all'attivazione di quattro laboratori, intesi come luoghi aperti di collaborazione tra il sistema delle imprese e il sistema della ricerca e dell'innovazione nella filiera delle fonti energetiche rinnovabili. Uno dei quattro laboratori, creato con il Dipartimento di Architettura dell Università di Cagliari, è denominato Efficienza Energetica ed è stato attivato con il preciso compito di sviluppare la ricerca sul tema del recupero sostenibile del patrimonio edilizio esistente. Il principale ambito di attività del Laboratorio è stato finora quello del monitoraggio energetico degli edifici esistenti con particolare riferimento agli edifici in terra cruda e al patrimonio di edilizia residenziale pubblica dell Agenzia Regionale per l Edilizia Abitativa (AREA) della Sardegna.

3 Il materiale terra cruda La tecnica di costruzione in terra cruda diffusa in Sardegna, nota con il termine di ladiri, è conosciuta anche con il termine adobe, dall arabo al tub (il mattone). La tecnica costruttiva dell adobe prevede la creazione di mattoni con uno stampo, a partire da un impasto di terra e paglia di consistenza tale da essere modellabile, lasciati essiccare all aria aperta. La produzione può essere manuale o meccanizzata. La messa in opera è la stessa di un muro in mattoni cotti, con ricorsi di malta di terra o calce. Le proporzioni degli elementi costitutivi variano a seconda della tradizione locale, ad esempio nel paese di Samassi per 1m 3 di impasto per ladiri si impiegano: 1m 3 di terra 1m 3 di acqua 0,23 m 3 di paglia (pari a 47,5 kg) (Fonte: Il manuale tematico della terra cruda )

4 L ambito territoriale di diffusione della cultura costruttiva della terra cruda Zone climatiche (DPR 412/93) > Zona C Carta geologica > Il territorio delle argille Diffusione territoriale dell Architettura in terra

5 L efficienza energetica degli edifici in terra cruda Carichi di produzione (energia inglobata, messa in opera e dismissione) Carichi di gestione (efficienza dell involucro per la riduzione dei consumi energetici per riscaldamento e raffrescamento)

6 Energia inglobata Laterizio (tegole) 4140 Laterizio (clinker) 6228 Laterizio porizzato 1764 Laterizio forato 3744 Laterizio pieno 4896 Calcestruzzo cellulare (gasbeton) 1584 Calcestruzzo armato Calcestruzzo (non armato) Blocchi di argilla espansa Blocchi di calce e di sabbia Argilla, terra cruda MJ/m³ Fonte: Protocollo ITACA

7 Carichi energetici nella produzione della terra cruda Fonte: Laterizi Brioni

8 Carichi energetici nella produzione della terra cruda Risparmi rispetto alla filiera del laterizio cotto: 80% dell emissione di CO2, 60% di combustibili, 20% di energia elettrica Fonte: Laterizi Brioni

9 Energia inglobata nelle costruzioni in terra È necessario però tener conto che gli spessori murari in terra cruda sono maggiori rispetto a quelli in laterizio. Una muratura tipica in terra cruda ha uno spessore di 45 cm, contro i 30 del laterizio. I risparmi rispetto al laterizio si riducono quindi al: 53% dell emissione di CO2, 40% di combustibili, 13% di energia elettrica. I carichi di produzione della terra cruda possono essere ulteriormente abbattuti se si ricorre alla tradizionale essicazione naturale attraverso l esposizione al sole. Il materiale terra cruda non ha pressoché alcun carico di dismissione e riciclaggio. Fonte: Laterizi Brioni

10 L efficienza dell involucro in condizioni invernali Conducibilità termica Le normative nazionali non danno alcun valore di riferimento per la conducibilità termica della terra cruda o per la resistenza termica di murature con essa costruite (cfr: UNI 10351, UNI 10355, UNI TS) Fonte Massa volumica (kg/m 3 ) Conducibilità Termica (W/mK) valori di progetto in letteratura Uwe Wienke Manuale di Bioedilizia 800 0,25 Uwe Wienke Manuale di Bioedilizia ,59 Uwe Wienke Manuale di Bioedilizia ,91 CRATerre ,46 CRATerre ,81 Lehmbauregeln ,50 Lehmbauregeln ,70

11 Un esempio di diagnosi energetica: Casa Mancosu Maccioni Serramanna L edificio, del tipo a corte, è sito nel centro storico del paese di Serramanna. Recentemente è stato oggetto di un intervento di ristrutturazione che ha comportato anche la realizzazione di nuove murature in terra cruda.

12 Misure in situ di trasmittanza: Casa Mancosu Maccioni Serramanna La misura in opera della trasmittanza è stata effettuata secondo la norma ISO 9869 nel mese di Dicembre Sono stati utilizzati termoflussimetri wireless del tipo Termozig. Gli strumenti sono stati posizionati sia sulla parete sud, antecedente la ristrutturazione, sia sulla parete nord, di nuova realizzazione. I rilievi di trasmittanza sono stati integrati con la misura delle condizioni ambientali interne e esterne tramite datalogger T/UR del tipo Tinytag.

13 Misure di trasmittanza casa Mancosu Maccioni a Serramanna Parete Sud Media T amb 8,20[ C] Spessore 0,65[m] Media U (ultime 24 h) 0,67[W/m²K] Conducibilità fittizia 0,43[W/mK]

14 Misure di trasmittanza casa Mancosu Maccioni a Serramanna Parete Nord Media T amb 9,56[ C] Spessore 0,45[m] Media U (ultime 24 h) 0,84[W/m²K] Conducibilità fittizia 0,38[W/mK]

15 Confronti fra le misure Serramanna parete sud Sp. 0,65 m U 0,67 W/m 2 K Conduc. Termica Fittizia 0,43 W/mK Serramanna parete nord Sp. 0,45 m U 0,84 W/m 2 K Conduc. Termica Fittizia 0,38 W/mK Valori di progetto Fonte Massa volumica (kg/m 3 ) Uwe Wienke Manuale di Bioedilizia 800 0,25 Uwe Wienke Manuale di Bioedilizia ,59 Uwe Wienke Manuale di Bioedilizia ,91 CRATerre ,46 CRATerre ,81 Lehmbauregeln ,50 Lehmbauregeln ,70 Conducibilità Termica (W/mK)

16 Cosa è possibile dedurre dalle misure La misura in situ delle prestazioni termiche del materiale terra cruda risente della produzione non seriale dei manufatti e i risultati ottenuti non sono confrontabili con una normativa di caratterizzazione del materiale I valori di trasmittanza misurati sono in linea con quelli di letteratura, risulta al più una conducibilità leggermente inferiore che potrebbe essere dovutaaldosaggio dellapaglia In ogni caso la trasmittanza misurata, anche nel caso delle murature più massicce, si discosta da quella minima di legge (0,40 W/m 2 K, come da all. C D.Lgs 311/06)

17 Accoppiamento della terra cruda con materiali isolanti Per ovviare alle ridotte capacità coibenti della terra cruda sarebbe teoricamente possibile accoppiarla ad uno strato di materiale isolante. Questa soluzione però presenta particolari problemi dovuti alla natura del materiale e in particolare alla sua igroscopicità. La terra cruda infatti, appena messa in opera, presenta un contenuto di acqua interno abbastanza elevato che va riducendosi con il tempo. Una volta stabilizzatasi conserva comunque la caratteristica di assorbire e rilasciare umidità. La presenza di un materiale isolante può ostacolare il rilascio di umidità causando la formazione di condensa interstiziale che deteriora gravemente la terra. Le normative nazionali in vigore non tengono in considerazione tale comportamento e non consentono di verificare adeguatamente la formazione di condensa interstiziale nella terra cruda.

18 Accoppiamento della terra cruda con materiali isolanti La verifica di formazione di condensa secondo la norma UNI EN ISO 13788, attualmente in vigore, da esito positivo, anche nel caso di cappotti isolanti realizzati con materiali ad altissima resistenza al vapore. Descrizione λ W/(m K) R m² K/W ρ kg/m³ Intonaco plastico per cappotto 0,300 0, , ,0 0,015 Polistirene espanso sint. in lastre 0,041 1,220 20, ,0 0,050 Ladiri 1200 kg/mc 0,410 1, , ,5 0,450 Intonaco di calce e sabbia 0,800 0, , ,0 0,015 Rsi m² K/W R m² K/W Rse m² K/W Rtot m² K/W U W/(m² K) Trasmittanza Termica 0,130 2,386 0,040 2,556 0,391 C J/K μ d m

19 L efficienza dell involucro in condizioni estive Trasmittanza periodica Recentemente (DPR 59/09) è stata introdotta la trasmittanza periodica come parametro che valuta la capacità di una chiusura verticale opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nell'arco delle 24 ore, definita e determinata secondo la norma UNI EN ISO 13786, in alternativa alla verifica della massa superficiale (già presente nel D.Lgs 311/06). I limiti di legge sono: 0,12 W/m 2 K per la trasmittanza periodica 230 kg/m 2 (intonaci esclusi) per la massa superficiale

20 L efficienza dell involucro in condizioni estive Muratura da 45 cm Fattore di decremento attenuazione fd [ ] 0,0752 Ritardo fattore di decremento sfasamento φ [h] 16,58 Trasmittanza termica periodica Yie [W/m 2 K] 0,0593 Massa superficiale Ms [Kg/m2] 540 Muratura da 65 cm Fattore di decremento attenuazione fd [ ] 0,0132 Ritardo fattore di decremento sfasamento φ [h] 24,46 Trasmittanza termica periodica Yie [W/m 2 K] 0,0075 Massa superficiale Ms [Kg/m2] 780

21 Conclusioni La terra cruda è il materiale da costruzione con la minor energia di produzione Per rispettare le attuali normative sul risparmio energetico in condizioni invernali è necessario studiare l inserimento di materiali isolanti naturali nelle murature in terra Le prestazioni per il contenimento dei carichi energetici estivi sono eccellenti L utilizzo della terra cruda nelle nuove costruzioni è attualmente limitato da: Assenza di normative tecniche che caratterizzino il materiale definendone le prestazioni meccaniche e termiche Necessità di sviluppare modelli costruttivi adeguati alle attuali esigenze funzionali e spaziali

22 GRAZIE PER L ATTENZIONE Per maggiori informazioni sul Laboratorio Efficienza Energetica: gdesogus@unica.it Per maggiori informazioni sulla terra cruda: labterra@unica.it