SCHEDA 5 I LATERIZI: EFFICIENZA ENERGETICA A. Catani by Mondadori Education S.p.A. - MIlano 1. Aspetti relativi all efficienza energetica dell involucro edilizio In riferimento all efficienza energetica dell involucro edilizio risulta importante approfondire alcuni aspetti riguardanti la scelta dei manufatti in laterizio destinati alle strutture verticali opache perimetrali. Le strutture verticali opache possono avere collocazione perimetrale o interna, funzione portante o di tamponamento o divisoria. Le diverse collocazioni e funzioni dettano prestazioni differenti della struttura verticale. Quando la struttura verticale va a costituire l involucro esterno dell edificio, la prestazione rilevante diventa la prestazione termica. I manufatti in laterizio, utilizzati per costruire l involucro degli edifici, che meglio vanno a soddisfare le prestazioni termiche, sono i blocchi in laterizio alveolato. Sul mercato ne esistono molti tipi dalle caratteristiche diversificate. Alcune considerazioni possono aiutare per orientarsi meglio nella scelta. Se la muratura perimetrale svolge anche funzione portante, la prima scelta deve contemplare la valutazione dello spessore e la percentuale di foratura minima del blocco previsti dalla legislazione (spessore maggiore di 25 cm; percentuale di foratura inferiore al 45%). Lo spessore minimo richiesto per la resistenza meccanica, tuttavia, non è sufficiente a soddisfare le prestazioni energetiche di una muratura perimetrale, come richiesto dalle normative vigenti (nazionale e regionale) relative all efficienza energetica dell involucro dell edificio: per tali spessori è necessario associare al blocco in laterizio alveolato strati di materiale isolante di discreto spessore per arrivare a soddisfare i requisiti minimi e a costituire murature perimetrali composte. Se invece si vuole realizzare una muratura perimetrale in laterizio alveolato monostrato è necessario orientarsi verso manufatti di spessore decisamente superiore, di tipo ad o rettificato e utilizzare malte d allettamento e/o d intonaco termiche e/o associarle a strati di piccolo spessore di isolante. 1Bioecocompatibilità Il parametro di valutazione della prestazione termica di un materiale è il valore della sua conducibilità termica λ, espressa in W/mK. Per materiali omogenei tale valore si può determinare sperimentalmente. I laterizi forati (e quindi anche i blocchi alveolati) non possono essere considerati materiale omogeneo, a causa della presenza dei vuoti d aria dati dai fori: il parametro termico di valutazione è, in tal caso, il valore della conducibilità termica equivalente (λ eq ) dell elemento, espressa in W/mK, determinato con appositi criteri di calcolo e fornito dal produttore, che considera la conducibilità dell impasto e la sua riduzione data dalla foratura. Nei manufatti in laterizio forato esso varia al variare della composizione chimico-fisica delle argille d impasto, della densità volumica espressa in kg/m 3, delle caratteristiche geometriche e dimensionali dei fori. Gli elementi in laterizio, però, non vengono assemblati tra loro a secco ma attraverso strati di malta, che ha una conducibilità termica maggiore del laterizio, per cui il dato termico della conducibilità, riferito all elemento in laterizio, in realtà non è rappresentativo del muro: i giunti di malta vanno a peggiorare la prestazione termica del muro rispetto a quella degli elementi in laterizio considerati singolarmente. Per questo motivo è necessario conoscere il valore della conducibilità termica equivalente (λ eq ) della parete, costruita con l elemento in oggetto e valutata in condizioni d esercizio.
Questo dato dovrebbe essere fornito dal produttore; in caso contrario deve essere calcolato, considerando il tipo di malta e l incidenza dei giunti in malta su un metro quadrato di parete. È necessario porre estrema attenzione nell acquisizione dei dati della conducibilità termica equivalente e capire bene se il valore sia riferito a murature in condizioni d esercizio e complete di malta o semplicemente all elemento in laterizio. I valori di conducibilità termica sono comunque sempre riferiti a uno spessore unitario: quando si riferiscono a uno spessore dell elemento e/o del muro sono espressi come conduttanza C = λ eq /s. La resistenza termica R = s/λ eq, espressa in m 2 K/W, data dallo spessore del manufatto rapportato al valore della sua conducibilità, può essere espressa anche attraverso il valore di conduttanza termica R = 1/C. Alla luce di tali considerazioni le caratteristiche dei giunti che vanno a caratterizzare la posa in opera dei diversi manufatti presenti sul mercato e della malta utilizzata vanno a costituire differenze significative nella prestazione termica della parete. L incidenza peggiorativa dovuta alla presenza dei giunti di malta, infatti, può essere ridotta utilizzando malta termica e/o utilizzando elementi a, con malta solo negli strati orizzontali, o elementi rettificati, dove la malta è ridotta a un sottile strato collante orizzontale, anziché utilizzare elementi in laterizio normali, che prevedono la malta sia negli strati orizzontali sia verticalmente tra elemento ed elemento. I blocchi a hanno le facce verticali di contatto sagomate in modo da realizzare giunti verticali a secco. La malta è impiegata solo nell allettamento orizzontale, riducendo i ponti termici dovuti alla presenza della malta, i suoi consumi e i tempi di posa (figg. 1-3). a) b) 2Bioecocompatibilità Fig. 1 Blocchi in laterizio porizzato con farina di legno, a, con i relativi certificati ANAB-ICEA: a) microton, b) termofon. Fig. 2 Blocco in laterizio alveolato, a, porizzato con farina di legno: porotherm bio; certificazione volontaria dell azienda relativa alla composizione e alla cessione di eventuali sostanze nocive.
A. Catani by Mondadori Education S.p.A. - MIlano Fig. 3 Esempio di muro composto da monoblocco in laterizio porizzato con farina di legno, a, con isolante in sughero espanso; certificazione ANAB-ICEA: Eurobrick, serie 5. Bioecocompatibilità I blocchi rettificati hanno le superfici di appoggio, inferiori e superiori, rettificate con caratteristiche di precisa planarità e parallelismo tra loro. Questo permette di realizzare giunti di malta molto sottili (1 mm anzichè i 10-12 convenzionali), con diminuzione dei ponti termici dati dalla malta, dei suoi consumi, del tempo di posa; con aumento della resistenza a compressione della parete e della prestazione termica. La malta deve essere però speciale e stesa con rullo. La normativa vigente (DM 20 novembre 1987 e Circolare 30787 del 4 gennaio 1989) obbliga, per murature realizzate con tali caratteristiche, alla determinazione sperimentale in laboratorio da parte del produttore della resistenza caratteristica (fig. 4). 3 Un altro parametro rilevante per la valutazione delle prestazioni energetiche degli elementi per strutture verticali opache è la densità ρ, espressa in kg/m3, che, moltiplicata per lo spessore, fornisce il dato della massa superficiale, espressa in kg/m2. La caratfig. 4 Blocchi in laterizio porizzato con farina di legno, rettificati: Porotherm Bio Plan.
teristica dei muri con valori di massa superficiale elevati è quella di avere un elevata inerzia termica: una consistente massa in grado di accumulare, attenuare, sfasare il calore assicurando un significativo contributo alla riduzione dei consumi energetici relativi alla climatizzazione estiva e all ottimizzazione di quelli invernali. In climi mediterranei come il nostro, soluzioni costruttive massive in muratura, a grande inerzia termica, associate e non a strati di isolamento termico contenuto, costituiscono ancora un efficace risposta rispetto ai sistemi costruttivi leggeri. In estate la massa accumula (cioè assorbe e trattiene) il calore esterno per un certo lasso di tempo prima di rilasciarlo; rilasciandolo lentamente va a sfasare e attenuare i picchi di calore diminuendo così la domanda di raffrescamento. In inverno la massa accumula il calore prodotto dal riscaldamento interno ed è in grado di restituirlo nelle ore tardo-notturne. Nei calcoli delle dispersioni dell involucro il parametro considerato è la trasmittanza U = 1/R, espressa in W/m 2 K, che non deve superare il valore limite fissato per le diverse zone climatiche che caratterizzano il nostro territorio nazionale. Nel calcolo della trasmittanza della parete progettata vengono considerate le resistenze di tutti i componenti costituenti la parete: gli elementi a murare, ma anche gli strati di intonaco e gli eventuali altri strati e le resistenze adduttive superficiali interne ed esterne. La trasmittanza è l inverso della resistenza totale, data dalla somma delle singole resistenze parziali di tutti i componenti della stratigrafia. 4Bioecocompatibilità In tale calcolo la massa, la capacità termica dei materiali costituenti l involucro, non viene considerata, ma in realtà svolge una funzione termoregolatrice, che è importante non trascurare nei nostri climi a favore di un esclusivo isolamento dell involucro. Strutture perimetrali di pari trasmittanza ma progettate con differenti stratigrafie, in presenza o meno di componenti ad alta densità, solo apparentemente hanno lo stesso comportamento: in realtà la presenza di materiali massivi con la loro inerzia termica permette di ridurre gli effetti delle escursioni termiche esterne. La normativa nazionale vigente, tuttavia, tiene conto del ruolo della massa prescrivendo, per tutte le zone climatiche (escluso F) con valori medi mensili di irradianza, sul piano orizzontale, nel mese di massima insolazione, maggiori di 290 W/m 2 valori di massa superficiali delle pareti opache maggiori a 230 kg/m 2. Normative regionali più restrittive prescrivono la valutazione del comportamento della parete in regime estivo attraverso la relativa verifica dell attenuazione (o smorzamento) 1 e dello sfasamento 2 del flusso termico, che varia secondo leggi approssimabili a sinusoidi definiti da un ampiezza e da una fase d onda, fornendo indicatori prestazionali della struttura quale riferimento alla progettazione. Una prestazione di una struttura viene considerata ottima quando lo sfasamento supera le 12 ore e il valore dell attenuazione di fase è inferiore a 0,15. Lo smorzamento e lo sfasamento sono dunque i parametri attraverso cui è possibile valutare l inerzia termica di una parete. 1 Lo smorzamento è la capacità di una parete di attenuare l ampiezza d onda del flusso termico nel suo passaggio dall ambiente esterno a quello interno; è data dal rapporto tra il valore dell ampiezza dell onda esterna e quello dell ampiezza dell onda interna e produce una riduzione del valore della temperatura. 2 Lo sfasamento è la capacità di una parete di creare una differenza di fase d onda del flusso termico nel suo passaggio dall ambiente esterno a quello interno; è espressa in ore e produce un ritardo nel tempo degli effetti termici esterni. Se è priva di tale capacità in breve tempo la temperatura interna risente degli alti valori della temperatura esterna e l ambiente interno si surriscalda.
Confronto delle prestazioni termiche di diverse pareti in laterizio Elemento Spess. Densità Massa Cond. Condutt. Resist. Trasmitt. in laterizio superf. term. parete term. con blocco parete parete intonaco senza int. s ρ s ρ λ eq C = λ eq /s R = s/λ eq U = 1/R kg/m 3 kg/m 2 W/mK 5Bioecocompatibilità Trimattone forato 25 1200 300 0,28 1,12 0,89 1,13 normale Blocco alveolato 25 0,227 0,91 1,09 0,76 Poroton Blocco alveolato 38 0,20 0,53 1,87 0,48 Microton Blocco alveolato 38 800 304 0,185 0,48 2,05 0,444 Termofon grip Blocco alveolato 38 956 363 0,179 0,47 2,12 0,431 Blocco alveolato 38 956 363 0,151 0,39 2,56 0,369 con malta termica Blocco alveolato 38 873 332 0,14 0,36 2,71 0,34 rettificato Porotherm Bio Plan Blocco alveolato 45 931 418,9 0,154 0,34 2,46 0,32 con malta termica Blocco alveolato 25 770 192,5 0,133 0,325 3,080 0,305 + (tot. 47) sughero 5 + tramezza 12 Eurobrick serie 5 Dalla tabella si può rilevare come i valori della conducibilità termica equivalente delle diverse pareti in laterizio (riferiti a uno spessore unitario) e della conduttanza (che tengono conto dello spessore) possano variare al variare delle caratteristiche degli elementi in laterizio e della malta. Dalla valutazione dei valori della trasmittanza delle pareti (dove vengono considerate anche le resistenze degli strati di intonaco e le resistenze adduttive superficiali interne ed esterne) emerge che, per rientrare nei valori limite stabiliti dalla normativa vigente (1), per zone climatiche E, è necessario usare blocchi alveolari a rettificati di spessore cm 38 o blocchi a normali, ma di spessore cm 45 e con malta termica, oppure associare ai blocchi strati di isolante. D.Lgs. 311 /2006 Il valore limite della trasmittanza termica per strutture opache verticali, dal 1 gennaio 2010, per la zona E è U = 0,34 W/m 2 K.