MATERIALI TRADIZIONALI

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1 involucro_isolamento delle coperture Maria Elisabetta Ripamonti architetto, Presidente OAPPC di Lecco MATERIALI TRADIZIONALI E TECNOLOGIE INNOVATIVE PER L ISOLAMENTO DELLE COPERTURE Isolare contro il freddo, proteggere dal caldo e dall umidità: questo è ciò che si richiede, in sintesi, a una copertura. Qui di seguito una breve analisi dei materiali e delle tecnologie per indirizzare il progettista alla scelta più adatta. Con particolare attenzione alla sostenibilità! La riduzione dei consumi energetici e il livello di conoscenza e tecnologia oggi raggiunto offre ampie possibilità di contrasto ai cambiamenti climatici senza ridurre il benessere dell uomo; consumare meno e consumare meglio sembra esser divenuto lo slogan per vivere a bassa intensità energetica. Come per altre parti dell involucro, anche e soprattutto per le coperture è importante la coibentazione termica e la risoluzione delle dispersioni grazie all eliminazione dei ponti termici. Nei primi due numeri di azero si è illustrato come per le fondazioni e per le pareti perimetrali sia possibile far uso di differenti tipologie d isolamento. In questa sede si illustrano metodi di coibentazione efficaci per la risoluzione dei ponti termici in copertura, rimandando al testo Ponti termici: analisi e ipotesi risolutive (Flaccovio Editore, 2011) per maggiori dettagli. La copertura, il limite superiore dell edificio, vede due distinzioni principali: i tetti a falda o le coperture piane più o meno praticabili. Per quanto concerne i primi si fa generalmente uso di coperture con struttura portante in legno, mentre per i secondi, sempre più utilizzati per scelte stilistiche contemporanee, si passa dalle coperture prefabbricate ai giardini pensili. La varietà, come per le pareti perimetrali, è ormai notevole e offre un ventaglio di scelte a disposizione dei progettisti in continua evoluzione. L isolamento della copertura riduce sia le trasmissioni invernali verso l esterno sia quelle estive verso l interno. Durante la stagione estiva i tetti, esposti più degli altri componenti edilizi alla radiazione solare diretta, se non opportunamente isolati, contribuiscono in maniera significativa all aumento della temperatura all interno degli ambienti confinati. Rispetto all involucro verticale, per i tetti si consigliano isolanti con maggiore densità e buona inerzia termica al fine di evitare il surriscaldamento estivo: a titolo di esempio, è preferibile una fibra di legno all EPS. Importante, oltre alla scelta del materiale coibente, porre attenzione al suo posizionamento al fine di evitare ponti termici: in caso di tetti inclinati supportati da travi in legno, per esempio, è raccomandabile ridurre i ponti termici posizionando il materiale isolante tra la struttura portante e le tegole. Per le coperture in cemento armato è preferibile aumentare la massa termica isolando dall esterno. In entrambi i casi è indispensabile proteggere il materiale coi- 54 _03

2 Vari esempi di attacco della copertura in legno con la parete verticale. Sono evidenti gli spessori importanti dell isolamento. Sotto, sezione-tipo di un tetto ventilato con rivestimento esterno in coppi e posizionamento della barriera al vapore. bente con membrane impermeabili e introdurre uno strato di ventilazione sotto le tegole o i coppi in grado di rimuovere l energia termica immagazzinata dalla copertura. Affinché sotto il rivestimento in copertura non si formi condensa in grado di deteriorare la struttura del tetto in poco tempo, nell isolamento del piano superiore dell edificio è necessario inserire una barriera al vapore (s d > 100) sotto lo strato isolante verso il locale di abitazione e uno strato impermeabile (s d > 1000) sopra. Posa dell isolante a secco tra le travi della copertura. barriera al vapore aerazione involucro 55

3 Prodotti Spessore cm Densità kg/m 3 Capacità termica J/kgK Sfasamento h Fibra di legno Cellulosa Lino Lana di pecora Lana di roccia Polistirene Lana minerale ,1 8,7 7,4 7,0 6,7 6,3 5,9 Tabella 1 - Caratteristiche di alcuni tra gli isolanti più utilizzati in edilizia. Copertura a falda In caso di copertura a falda con struttura in legno, la combinazione d isolamento tra i puntoni e sopra i puntoni dovrebbe essere utilizzata nella maggior parte dei casi di rifacimento del tetto sovrastante un locale abitabile. Con la lana minerale o con la schiuma poliuretanica (o una combinazione di entrambe) si possono proporre varie possibili sovrastrutture. Nell isolamento combinato, eseguito sia tra i puntoni sia sopra il tetto, normalmente si deve garantire che i materiali posizionati all esterno permettano la diffusione del vapore; lateralmente è consigliato un freno al vapore (vedi figure pagine precedenti). Nella scelta dell isolante è necessario tener conto delle caratteristiche del materiale; la maggiore densità della fibra di legno rispetto ad altri materiali, ad esempio, la rende adatta sia per la coibentazione invernale sia per quella estiva (tab. 1). I pannelli in fibra di legno, prodotti con capacità coibente di origine naturale, infatti, grazie alle loro caratteristiche termoacustiche e meccaniche, rispondono a varie esigenze. Di essi si distingue la produzione umida, la cui massa garantisce un ottimo isolamento dal caldo estivo e dal freddo invernale rimanendo permeabile al vapore e la produzione che avviene legando con della fibra le particelle di legno vergine a secco. Tra gli isolanti a matrice vegetale vi sono pannelli in lana di legno flessibili con ottima aderenza ai bordi se inseriti tra le travi, eccellente stabilità nel tempo e ideali come isolanti termici e acustici. Considerando inoltre che le esigenze di coibentazione variano in funzione delle condizioni climatiche in cui si trova l edificio, nelle regioni a nord l attenzione maggiore nella scelta degli isolanti è correlata ai mesi più freddi, mentre nel sud dell Italia la fibra di legno consente un ottima risposta alle esigenze di difesa dal caldo. Essa, infatti, grazie alla sua densità permette di ottenere un maggiore sfasamento rispetto ad altri materiali sintetici e fornisce una migliore risposta dell edificio al surriscaldamento estivo (vedi tabelle a lato e la sezione della copertura, in alto). Imprescindibile è la risoluzione dei ponti termici nelle coperture al fine di eliminare le inutili e dannose dispersioni di calore. Le immagini della pagina a fianco in basso illustrano come sia possibile dare continuità all isolante in corrispondenza della connessione tra le pareti perimetrali e la copertura dell edificio. Sopra, differenza di temperatura tra interno ed esterno nelle regioni del Nord Italia; sotto, differenza di temperatura tra interno ed esterno nelle regioni del Sud Italia. Una sezione-tipo del nodo parete esterna/copertura in un edificio con struttura portante in laterizio e c.a. e tetto in legno: è ben evidente l importanza data all isolamento della parete e del tetto. 56 _03

4 Tecnologia tradizionale - copertura tetto giardino (dall estradosso): terreno di coltivo; geotessuto; pannelli stampati per stoccaggio e drenaggio acqua; guaina impermeabilizzante e superiore guaina antiradice; pannelli isolanti compatti; barriera al vapore; massetto di pendenza; solaio in laterocemento; intonaco interno. ghiaia U= 0,25 Wm 2 /K 60 kg/m 2 impermeabilizzazione Sopra: sezione di copertura piana con ghiaia in vetro cellulare. In assenza di precipitazioni: valore λ=0,08 W/mK, valore U=0,24 W/m 2 K In presenza di precipitazioni: valore λ=0,13 W/mK, valore U=0,39 W/m 2 K Copertura a verde pensile Da metodo costruttivo di antiche tradizioni la copertura verde si è notevolmente affinata per un utilizzo in epoca moderna al fine di arginare i danni causati dalla dilagante urbanizzazione. Ogni copertura caratterizzata dalla presenza di un insediamento di specie vegetali prive del diretto contatto con il terreno e in grado di adattarsi e svilupparsi nelle diverse condizioni ambientali si definisce a verde pensile. Queste coperture consentono mitigazioni e compensazioni ambientali, generano benessere climatico, sia interno sia esterno agli edifici, riducono effetti nocivi come il propagarsi di onde elettromagnetiche e di polveri sottili, limitano l inquinamento sonoro e quello da anidride carbonica. Le coperture a verde pensile consentono anche una miglior fruibilità di spazi altrimenti persi e una più efficace protezione delle membrane impermeabilizzanti degli edifici; il valore estetico va di pari passo con quello commerciale degli immobili grazie alla possibilità di recupero di superfici inutilizzate rese fruibili e praticabili per terrazzi privati, autorimesse in spazi pubblici o giardini per la collettività. Altrettanto positivo, oltre all aspetto di percezione visiva, è il risparmio energetico. Questa soluzione, infatti, migliora sensibilmente l isolamento termico della copertura riducendo le dispersioni di calore in inverno e, soprattutto, limitando il surriscaldamento estivo con conseguente notevole riduzione dei consumi e miglior comfort interno agli edifici. Mentre su una copertura tradizionale le temperature massime estive possono Min.100 cm 1 / 3 2 /3 Da sinistra: Tecnologia a secco (legno): gronda tetto con ventilazione semplice e isolamento interposto ai travetti - facciata ventilata in legno. Tecnologia a secco (legno): gronda tetto con ventilazione semplice e isolamento sopra ai travetti - facciata ventilata in legno. Tecnologia a secco (legno): arcareccio intermedio tetto a falde con ventilazione semplice e isolamento interposto ai travetti. involucro 57

5 Esempi di copertura piana con coibentazione in vetro cellulare (Fonte Nordtex). raggiungere gli 80 C, con un tetto verde si aggirano attorno ai 25 C grazie ai processi di evapo-traspirazione delle coperture e la riduzione della radiazione solare incidente sugli edifici ombreggiati dalla vegetazione. Altro aspetto importante dei giardini pensili è la capacità di accumulo delle acque meteoriche, con un conseguente ritardo del tempo di deflusso verso i collettori urbani dovuto al lento rilascio delle acque da parte del substrato e dell elemento drenante. Importante è definire con correttezza il parametro del coefficiente di deflusso (ψ) in progetto per determinare l inerzia idrica che permette un rallentamento nel tempo delle portate. Un tale sistema è anche di ausilio alla riduzione degli effetti negativi causati dai frequenti e violenti agenti atmosferici. In funzione del grado di manutenzione richiesto si distinguono due tipologie, estensiva e intensiva. La prima ha un ridotto spessore dello strato colturale (tra gli 8 e i 20 cm), è caratterizzata da bassi spessori e pesi (tra 70 e 250 kg/m 2 ), richiede un ridotto fabbisogno nutritivo, interventi di manutenzione minimi e costi d installazione e gestione contenuti. La copertura a verde intensivo, invece, presuppone una manutenzione con frequenza elevata, regolari apporti nutritivi e un assidua alimentazione idrica. Il maggior costo d installazione e di gestione di questa tipologia è però ripagato dai molti benefici che tale copertura è in grado di apportare. Sono strati primari gli elementi portanti, di tenuta, di protezione meccanica e dall azione delle radici, gli elementi filtranti, drenanti e quelli di accumulo idrico, lo strato colturale e quello di vegetazione (vedi disegno a pag. 57 in alto). Nel rispetto per l ambiente e vista la richiesta di prodotti interamente riciclabili e non inquinanti (nemmeno in fase di smaltimento), la coibentazione delle coperture piane può essere sostituita da un materiale relativamente nuovo, il vetro cellulare. I pannelli in vetro cellulare sono composti da milioni di celle ermeticamente chiuse, non invecchiano, sono ecologici, incombustibili, completamente impermeabili, indeformabili e costituiscono una barriera al vapore. Il vetro cellulare sotto forma di ghiaia usato come strato costipato è un coibente ideale anche nelle coperture piane e nei giardini pensili (vedi disegno a pag. 57 e le immagini qui sopra). Coperture piane Per le coperture piane la continuità dell isolamento secondo il principio del pennarello rosso regola grazie alla quale un isolamento senza interruzioni attorno all edificio elimina le dispersioni causate dai ponti termici può essere raggiunta utilizzando, ad esempio, calcestruzzo cellulare (λ = 0,080 W/mK) usato come collegamento tra la coibentazione della copertura e il materiale isolante della muratura perimetrale. Altro punto critico in copertura è il solaio appoggiato sul muro perimetrale; per risolvere il problema è possibile applicare un isolamento di almeno 10 cm, con un λ di 0,040 W/mK, attorno al cordolo, estendendolo anche sopra e sotto quest ultimo (vedi immagine al centro a pag. 59, a sinistra). In corrispondenza dei parapetti di una copertura piana si consiglia l uso di elementi coibenti prefabbricati in grado di consentire continuità dell isolante ovviando ai ponti termici (vedi immagine in basso a pag. 59, a sinistra). Anche nella tecnologia a secco in acciaio è possibile risolvere i ponti termici con un corretto posizionamento e utilizzo dei materiali, come mostrato nei disegni a pagina 59, a destra. 58 _03

6 Ponte termico in prossimità della copertura piana. Tecnologia costruttiva a secco (acciaio), nodo parete copertura: gronda incassata tetto in alluminio, facciata ventilata. Risoluzione del ponte termico con l utilizzo del calcestruzzo cellulare. Tecnologia costruttiva a secco (acciaio), nodo parete copertura: tetto piano non praticabile, facciata ventilata con rivestimento in alluminio. Elemento coibente portante per l isolamento del nodo d incastro tra parapetto e il solaio della copertura piana. Tecnologia costruttiva a secco (acciaio), copertura: gronda incassata tra due falde del tetto in alluminio. involucro 59

7 Barriere radianti per coperture Alle nostre latitudini, in una giornata estiva, le tegole del tetto possono raggiungere temperature notevoli a causa della radiazione solare incidente su di esse; il calore si trasmette all isolante sottostante attraverso il riscaldamento dell aria di ventilazione e soprattutto attraverso l emissione di radiazione infrarossa che colpisce direttamente l isolante. Se sotto le tegole si posiziona un materiale a bassa emissione (come l alluminio), il calore emesso per radiazione dalle tegole riscaldate dal sole si riduce fino al 97% e, di conseguenza, diminuisce il calore sull isolante, contribuendo così a mantenere più fresco il sottotetto. Nella stagione estiva l utilizzo di barriere radianti poste sopra lo strato di ventilazione in copertura contribuisce ad abbassare la temperatura sotto il manto. Nelle immagini a lato si evidenzia la differenza di temperatura in prossimità dell isolante, in presenza o meno della barriera radiante. Le barriere radianti (sopra, un esempio) vengono poste sopra lo strato di ventilazione al posto del secondo tavolato, con la faccia riflettente rivolta verso il basso. La loro particolare struttura riesce a ridurre fino al 95% il calore che viene trasmesso dalle tegole all isolante sottostante (Fonte Nordtex). barriera radiante Sopra, le immagini evidenziano la differenza di temperatura che si trova in prossimità dell isolante in un caso in cui ci sia la barriera radiante (33,4 C, a sinistra) e nel caso in cui non ci sia (51,5 C, a destra). immagine ingrandita (250%), da richiedere al Ferrari _03

8 I disegni di questo articolo, laddove non diversamente specificato, sono tratti dal libro Ponti termici: analisi ed ipotesi risolutive, di M. Elisabetta Ripamonti e Francesco C. Dolce, Flaccovio Editore, Palermo A destra, immagini relative all isolamento di coperture esistenti (Fonte Nordtex). Coibenti per ristrutturazioni Negli ultimi anni il mercato dei materiali isolanti si è notevolmente sviluppato, grazie anche alla produzione di coibenti in grado di rispondere alle richieste più complesse che si manifestano in un periodo di rigenerazione urbana in cui diviene sempre più importante ristrutturare e riqualificare energeticamente gli edifici esistenti. I ridotti spessori d intervento, soprattutto in immobili di pregio, possono condizionare un perfetto isolamento. Un esempio: i pannelli sottovuoto, sigillati senz aria con un processo produttivo in grado di fornire una conduttività termica λ = 0,005 W/mK (otto volte maggiore rispetto a un normale pannello isolante) consentono un ottima coibentazione delle coperture in fase di ristrutturazione. In pratica, 2 cm di pannello sottovuoto, il cui involucro esterno in alluminio racchiude uno strato in poliestere che, a sua volta, contiene particelle di minerale pressato e posto sottovuoto, hanno la stessa capacità coibente di circa 16 cm dei tradizionali isolanti (vedi immagini qui sotto). Pannelli sottovuoto. L involucro esterno in alluminio racchiude uno strato in poliestere contenente particelle di minerale pressato e posto sottovuoto (Fonte Nordtex). involucro 61