Solai piani di copertura e di pavimento su ambiente esterno: comfort termoigrometrico

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1 SOLAI PIANI DI COPERTURA E DI PAVIMENTO SU AMBIENTE ESTERNO: COMFORT TERMOIGROMETRICO Vincenzo Bacco Negli ultimi tempi, le novità normative in campo termico, unite ad una maggiore sensibilità verso i problemi del risparmio energetico, della qualità della vita, quindi del comfort termoigrometrico e della sostenibilità ambientale, spingono i progettisti verso un più attento studio del comportamento dei sistemi di partizione, inclusi i solai. Nel seguito, si valutano, in particolare, una serie di soluzioni stratigrafiche per i solai di copertura orizzontali. Dal punto di vista normativo, i D.Lgs. 192/05 e 311/06, oltre a regolare le problematiche termiche e del risparmio energetico in edilizia, riportano, tra l'altro, i valori di trasmittanza termica da rispettare per le strutture opache orizzontali o inclinate, differenziati per zona climatica, e per i pavimenti. Come per le pareti opache verticali, anche quelle orizzontali o inclinate, secondo il punto 9 dell'allegato I del D. Lgs. 311/06, devono, inoltre, soddisfare il valori di massa superficiale (almeno 230 kg/m 2 ), per le località in cui il valore medio mensile dell'irradianza sul piano orizzontale (ad esclusione della zona F), nel mese di massima insolazione estiva, sia maggiore o uguale a 290 W/ m 2. I solai in latero-cemento, grazie alle intrinseche proprietà massive, cioè alla caratteristica dei materiali componenti di assorbire calore, accumularlo e cederlo successivamente, creano i presupposti per il mantenimento di un idoneo comfort abitativo sia nel periodo estivo che in quello invernale. L'effetto, dovuto "all'inerzia termica" (caratteristica peculiare dei solai in latero-cemento), è rappresentato, in sostanza, da un differimento nel tempo (sfasamento) dell'ingresso dell'onda termica esterna negli ambienti abitati ed una attenuazione delle oscillazioni della temperatura interna (smorzamento). (1 di 7) [24/11/08 15:27:34]

2 Valori dell'irradianza media mensile calcolati per il mese di giugno (da "Laterizio: energia e qualità dell'abitare", di C. Gargari, in "Costruire in Laterizio" n. 112/2006). Lo sfasamento e lo smorzamento sono molto importanti dal punto di vista sia del "comfort" interno che del consumo di energia. Grazie al primo, i valori minimi o massimi di temperatura, che si manifestano all'esterno nel momento più freddo (generalmente di notte, in inverno) o più caldo, in estate (in genere a mezzogiorno), giungono all'interno, oltre che attenuati in ampiezza, anche differiti nel tempo. In virtù del secondo, invece, la variazione di temperatura, che si manifesta all'esterno nell'arco della giornata, giunge all'interno in maniera decisamente attenuata. Si ricorda che i solai, come qualsiasi altra separazione tra due ambienti a diversa temperatura e/o a diversa pressione di vapore (interno/esterno), sono sede di fenomeni riguardanti la trasmissione di energia termica e la migrazione di vapore acqueo. Tali sistemi devono, infatti, non solo frenare la migrazione di calore (da un ambiente ad una certa temperatura verso uno a temperatura minore), ma anche consentire lo smaltimento, dagli ambienti interni, dell'eccesso di vapore acqueo che per motivi diversi si venisse a creare. In particolare, sono i solai di copertura "piani" e quelli "di piano" su ambiente esterno (su piloty) che necessitano di maggiori attenzioni e cura (dalla progettazione alla realizzazione), essendo i primi maggiormente esposti alle intemperie rispetto a quelli inclinati protetti da un manto di copertura (per maggiori approfondimenti, vedere l'articolo "Risparmio energetico: ruolo dei solai di falda e dei manti di copertura" apparso sulla "Gazzetta dei Solai" n. 46, marzo 2008) e risultando, i secondi, a diretto contatto con la temperatura dell'ambiente esterno (a differenza di quelli intermedi). Nel seguito, si analizzeranno alcune possibili stratigrafie di solai in latero-cemento, evidenziandone le relative peculiarità. Come premessa, i solai di copertura piani sono generalmente caratterizzati da diverse esigenze: formazione di uno strato di adeguata pendenza, sulla superficie di estradosso, per favorire l'allontanamento delle acque piovane; realizzazione di uno strato impermeabile per evitare che le acque meteoriche si infiltrino nella struttura, degradandola, o si riversino negli ambienti sottostanti; inserimento, sulla superficie di estradosso, di dispositivi atti a permettere le dilatazioni dovute alle forti escursioni termiche superficiali; controllo del rischio che l'aria calda, che tende a salire dall'interno, contenente una maggiore quantità di vapore acqueo, possa condensare sulla superficie di intradosso o nello spessore strutturale; presenza di travi di bordo (a spessore o sottosporgenti) che possono formare, con le murature di tamponamento, delle zone di ponte termico (variazione di forma o di materiale). Analizzando le possibili stratigrafie di corrente uso per questi tipi di solai, emerge come la soluzione comunemente adottata (schema 1) comporti notevoli problemi nei riguardi del vapore acqueo che, migrando attraversa la struttura, rischia di condensare proprio nello strato isolante (costituito dallo stesso strato di pendenza posizionato al di sotto del manto impermeabile): questo, per sua natura, è quello all'interno del quale si manifesta un più rapido calo di temperatura e quindi il raggiungimento del "punto di saturazione" del vapore acqueo. È necessario, allora, un altro strato che impedisca al vapore di passare oltre e interessare lo strato isolante - la cosiddetta "barriera al vapore" - che può essere realizzata mediante un semplice foglio di polietilene steso al di sotto dello strato isolante (schema 2). Nell'esempio riportato lo strato di pendenza è di ausilio all'isolamento termico. (2 di 7) [24/11/08 15:27:34]

3 Schema 1 - Soluzione comunemente adottata. Schema 2 - Soluzione con barriera al vapore. Gli strati finali, di protezione, degli schemi 1 e 2 devono prevedere dei dispositivi di sconnessione contro le dilatazioni termiche, che altrimenti produrrebbero dei movimenti degli strati stessi, con conseguenti azioni di stress sulla guaina impermeabilizzante e successivo rischio di rottura della stessa. Schema 3 - Soluzione a tetto rovescio: la guaina è protetta dagli sbalzi di temperatura. Lo strato di tenuta può, in molti casi, essere posto al di sotto dell'isolante e avere funzione anche di barriera al vapore (tetto rovescio), mentre lo strato di protezione può essere costituito, oltre che da una pavimentazione (praticabile), anche da uno spessore di materiale sciolto, ad esempio ghiaia (pavimentazione semplice). In tal modo, si evitano completamente i problemi dovuti alle dilatazioni. Lo strato di isolamento, in quest'ultimo caso, deve essere anche impermeabile e il solaio non è praticabile (schema 3). (3 di 7) [24/11/08 15:27:34]

4 Schema 4 - Soluzione mista. Una maggiore necessità di isolamento del solaio potrebbe essere risolta con lo sdoppiamento dello strato isolante disposto in due spessori diversi e divisi dallo strato di tenuta, che ha anche funzione di barriera al vapore; anche in questo caso, lo strato isolante superiore deve essere impermeabile (schema 4). È necessario, infatti, tenere ben presente che il dimensionamento degli strati (compreso lo spessore del solaio) deve essere tale da "costringere" l'aria umida interna, che si trova al di sotto della barriera al vapore, a mantenersi allo stato di vapore, evitando fenomeni di condensa. Se ciò non fosse possibile, occorrerebbe prevedere prese d'aria o canalizzazioni di ventilazione per evitare l'instaurarsi di condizioni di aria prossima alla saturazione. Schema 5 - Soluzione con solaio ventilato. Una soluzione in questo senso è rappresentata dal cosiddetto "solaio ventilato", dove la presenza di una rete di camere di ventilazione, collegate con l'esterno attraverso delle prese di aria, garantisce lo smaltimento dell'umidità (schema 5). (4 di 7) [24/11/08 15:27:34]

5 Schema 6 - Soluzione con solaio ventilato e strato isolante. Questa può essere ancora migliorata con il parziale riempimento delle camere di ventilazione con del materiale leggero sciolto (schema 6). Una ulteriore variante è data dalla sostituzione delle camere di ventilazione con uno strato di drenaggio costituito da cartone granigliato o sabbia. È necessario, sempre, verificare che la condensa avvenga all'interno dello spessore di tale strato. Schema 7 - Soluzione con punto di imbocco nel pluviale discendente. Una volta scelta la soluzione più idonea al proprio caso, bisogna, poi, individuare tutti i punti critici a cui dedicare particolare attenzione, quali, ad esempio, la zona del bocchettone di immissione ai pluviali. Una buona soluzione è quella di creare il punto di imbocco, nel pluviale discendente, allo stesso livello dello strato di tenuta; specie se lo strato isolante ha anche la funzione di strato di pendenza per lo smaltimento dell'acqua piovana (schema 7). Normalmente, per la necessità di disporre di adeguata pendenza, in tale zona lo spessore dell'intera stratificazione è minimo e rende l'orizzontamento meno isolato (schema 1). Inoltre, per la presenza del bocchettone, è possibile che la zona stessa sia molto umida con conseguente diminuzione delle capacità isolanti dei materiali circostanti. Ecco, quindi, che si rende opportuno, in tali situazioni, dimensionare lo spessore minimo di sicurezza dell'isolante e posizionare questi punti (sempre compatibilmente con l'organizzazione del fabbricato) in luoghi favorevolmente esposti, ben ventilati (per favorire l'asciugamento) e comunque a distanze maggiori di almeno un metro dai muretti di coronamento per evitare il ponte termico tra muro e solaio. Un'altra criticità è riscontrabile nelle zone dove sono presenti grandi masse di calcestruzzo, quali le travi (intermedie o di bordo), specie se "a spessore". Questo, infatti, presenta una maggiore conducibilità e una minore permeabilità rispetto al resto del solaio (laterizio con solettina di cemento), condizioni che determinano significative alterazioni sia delle resistenze termiche che dell'equilibrio (5 di 7) [24/11/08 15:27:34]

6 igrometrico. Tale situazione diventa ancora più critica nei bordi, dove si instaura anche un ponte termico dovuto alla variazione di forma. In questi casi, è necessario che le caratteristiche di isolamento e di permeabilità di tutte le parti siano comparabili tra loro. Spesso si presta molta attenzione alla struttura orizzontale (prevedendo un alto valore di resistenza termica), tralasciando, però, ogni accorgimento per isolare adeguatamente la testata del solaio e la parte sottosporgente della trave. Poiché il valore della permeabilità del calcestruzzo è molto minore di quello delle murature, quando l'aria calda, ricca di umidità, sale verso l'alto, trova, in corrispondenza delle strutture in c.a. le condizioni per rilasciare l'acqua di condensa. Per questo, sarebbe sempre opportuno "foderare" (all'esterno) la trave, per esempio, con un pannello di materiale isolante, di idoneo spessore e in grado di recepire successivamente le rifiniture. Ancora meglio sarebbe rivestire il pannello con una tavella di laterizio. Anche la presenza di sbalzi accentua la superficie disperdente e peggiora le condizioni del nodo di bordo. Oltre a un buon dimensionamento degli strati all'estradosso, può rendersi necessario, perciò, isolare con un pannello anche l'intradosso. Analogamente, le coperture di ambienti dove si prevedano forti presenze di vapore (cucine, ambienti sovraffollati, ecc.), specialmente se di ultimo piano, devono essere sempre ben coibentate e dotate di idonei dispositivi di smaltimento del vapore prodotto all'interno (aeratori, ventole, ecc.). Altro punto critico è quello del passaggio tra la superficie esterna di un terrazzo "a livello" e l'interno dell'alloggio. L'esigenza di un collegamento "in piano" con gli interni dell'immobile pone diversi limiti alla creazione degli strati di pendenza e alla formazione dei giusti spessori necessari per l'isolamento termico. Il problema non è facilmente risolvibile se non viene affrontato già in fase di progettazione, attraverso, ad esempio, una differenziazione degli spessori strutturali dei solai contigui (in modo da avere uno scarto di quota), o una traslazione verso il basso dell'estradosso del solaio del terrazzo (mantenendo inalterato lo spessore), oppure una preventiva inclinazione del piano di estradosso della parte che dovrà rimanere scoperta. In molti casi potrà rendersi necessario anche intervenire sul solaio dall'interno per gli apporti di "isolamento". Pur avendo gli stessi problemi e le stesse situazioni concettuali, diverso è l'atteggiamento da assumere nel caso di solaio di calpestio su ambiente esterno (sbalzi, piloty, ecc.). In questa situazione, non è necessaria l'impermeabilizzazione per proteggere la struttura dalle acque meteoriche, ma restano invariate le problematiche di nodo che coinvolgono sia l'intradosso (per l'eventuale sottosporgenza delle travi), sia l'estradosso per l'attacco con la muratura di tamponamento (ponte termico solaio-muro). La soluzione più immediata sarebbe quella di procedere dall'esterno ponendo un pannello di isolante all'intradosso e foderando tutta la superficie. Sarebbero preferibili la presenza di una camera d'aria, tra il pannello e il solaio, nonché la possibilità di ventilazione della stessa. Una buona soluzione può essere quella che prevede un aumento dello spessore strutturale del solaio, oltre quello necessario ai fini strutturali. Possibilmente aggiungendo pannelli isolanti all'intradosso. Non risulta conveniente la soluzione che prevede di posizionare, in questi casi, l'isolante all'interno, sull'estradosso del solaio, sotto il pavimento: si avrebbero problemi di barriera al vapore "negativa" e, sicuramente, tendenze alla condensazione dell'umidità lungo i bordi del pavimento: è sempre importante valutare, oltre ai problemi di trasmissione del calore, anche la possibilità di smaltimento del vapore che si prevede possa essere prodotto negli ambienti. Ciò presuppone che sia posta attenzione alla sua produzione, al volume dell'ambiente considerato, al rapporto dello stesso con il resto del fabbricato (articolazione architettonico-strutturale) e a quello con l'ambiente naturale esterno. Non vanno, infine, tralasciate le soluzioni e gli accorgimenti tecnici "di contorno" che favoriscono il buon comportamento termoigrometrico dell'insieme, tra i quali: evitare di esasperare la ermeticità delle chiusure trasparenti; assicurare le migliori condizioni di soleggiamento per gli ambienti a più alto rischio; disporre correttamente i vari strati in base alla permeabilità dei loro materiali (è opportuno che aumenti la permeabilità procedendo dall'interno verso l'esterno); prevedere fori di aerazione, protetti da opportune griglie, che permettano lo smaltimento dell'umidità direttamente all'esterno. (6 di 7) [24/11/08 15:27:34]