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Involucro degli edifici

Materiali

Materiali dell'involucro edilizio opaco ai fini dell'efficienza energetica

L'involucro di un edificio è costituito da tutto ciò che separa l'interno dell'edificio dall'esterno. La definizione "involucro edilizio opaco" si riferisce all'insieme di tutti gli elementi non trasparenti che compongono l'involucro stesso: le pareti, le strutture orizzontali e le coperture. La diversa capacità di trasmissione del calore definisce le caratteristiche principali delle varie parti dell'involucro.

Come già spiegato nelle pagine specifiche, le pareti costituiscono il confine "verticale" dell'edificio, separando l'interno dall'aria esterna o da altri edifici adiacenti che possono essere riscaldati o non riscaldati.
I solai, invece, costituiscono le partizioni orizzontali dell'edificio, in cui la parte superiore (estradosso) è il pavimento del piano sovrastante e la parte inferiore (intradosso) è il soffitto del piano sottostante. Lo studio della composizione delle strutture orizzontali è particolarmente importante se queste confinano con un ambiente non riscaldato o sono poste a contatto con il terreno.
Infine, le coperture, che possono essere orizzontali o inclinate, costituiscono la sommità dell'edificio, una sorta di "cappello" che serve a proteggere la parte alta del fabbricato dall'azione degli agenti atmosferici, oltre che dal passaggio di calore.
Ad ognuno di questi argomenti corrisponde una voce del menu di sinistra.

I materiali utilizzabili oggi per la realizzazione dell'involucro edilizio sono moltissimi, tutti con caratteristiche specifiche che li rendono più o meno adatti a seconda della forma dell'edificio, della sua funzione o della sua localizzazione geografica.

Alcuni materiali, molto resistenti alle sollecitazioni, vengono scelti per realizzare gli elementi strutturali o dell'involucro. Alcuni di questi hanno buone proprietà isolanti, altri invece consentono un notevole passaggio del calore. E proprio per evitare queste dispersioni essi vengono associati ad altri materiali che hanno buone proprietà isolanti, ma che non possono essere utilizzati da soli, senza elementi di supporto. Quest'ultima categoria di materiali costituisce gli isolanti propriamente detti (vedi la voce nel menu di sinistra).

Epoca di costruzione, tipologia, localizzazione

Per quel che riguarda gli edifici esistenti, prima di procedere alla progettazione di interventi di riqualificazione, devono essere svolte analisi finalizzate alla conoscenza dell'edificio stesso. Un'analisi storica può essere utile per ipotizzare, in base all'epoca di costruzione, quali materiali potremmo trovare nella composizione dell'involucro.

Ad esempio: gli edifici realizzati nel dopoguerra sono tra quelli con maggiori problemi, in quanto in assenza di leggi in materia sono spesso stati realizzati con involucri scadenti e senza strato isolante. Ma lo stesso problema si può rilevare in molti altri edifici realizzati fino all'entrata in vigore, e all'effettivo recepimento della Legge 10/91 sul risparmio energetico.

Altri fattori importanti nel processo di conoscenza della composizione dell'involucro sono:

la tipologia dell'edificio (ad esempio, a seconda che si tratti di edifici isolati, a torre o a schiera ci saranno tecniche costruttive differenti e, quindi, materiali differenti)

la localizzazione geografica e le tradizioni costruttive locali (una baita montana sarà costituita da materiali differenti rispetto ad un villino cittadino, o ad una casa sul mare).

Questo primo tipo di analisi, basata su conoscenze generali della materia e su una buona documentazione della specifica realtà locale, consente di ipotizzare con un buon grado di approssimazione la tipologia di materiali utilizzati nell'edificio. Verifiche più specifiche possono essere effettuate con metodi diagnostici, come la termografia ad infrarossi che, grazie ad una speciale termocamera, permette di rilevare le problematiche dell'involucro dell'edificio (vedere metodo reale di calcolo del fabbisogno energetico, in qualità e certificazione, menu in alto).

Analizziamo ora schematicamente i diversi materiali in relazione alla parte dell'involucro edilizio che compongono. Ci sono infatti materiali tipici delle pareti, delle coperture eccetera, e anche materiali utilizzati comunemente sia per pareti che per coperture o strutture orizzontali.

Materiali per le pareti

La pietra

Storicamente in Italia le pareti perimetrali degli edifici erano realizzate in muratura portante, costituita da blocchi di pietra cementati con malte o posati a secco. La parete così realizzata aveva generalmente un forte spessore, quindi una massa termica elevata che consentiva un buon grado di isolamento interno.

Per edifici in muratura portante si intendono quegli edifici, realizzati prima della diffusione del cemento armato, in cui il compito di sostenere i vari piani era assegnato, appunto, alle murature perimetrali e ad alcuni muri interni degli edifici, soprattutto se questi erano di grandi dimensioni. Per sostenere il peso, le murature dovevano essere realizzate con spessori notevoli. Lo spessore della muratura costituisce la massa termica che si oppone al passaggio del calore tra interno ed esterno e viceversa: è per questo che gli edifici in muratura portante sono abbastanza caldi in inverno e freschi in estate. Per maggiori informazioni sul concetto si massa termica vedi voce nel menu di destra.

Questo tipo di pareti presenta quindi un buon livello di isolamento, e non necessita di interventi migliorativi particolari.

I laterizi

Negli edifici più recenti, i materiali principalmente utilizzati sono i laterizi, che possono essere usati come sistema portante (e in questo caso svolgono la stessa funzione dei blocchi di pietra, ma possono essere utilizzati solo per edifici di modeste dimensioni) o come elementi di tamponamento di sistemi portanti in cemento armato. Le più comuni strutture portanti in cemento armato sono costituite da pilastri verticali e travi orizzontali: i laterizi sono posti a chiusura dello spazio tra i pilastri (da ciò la definizione "di tamponamento", che equivale però ad una vera e propria parete che divide l'interno dall'esterno).

Il laterizio è un materiale con ottime prestazioni termoisolanti. Nel caso di murature portanti in laterizio di forte spessore (40-50 cm) potrebbe non essere necessario lo strato di isolamento termico, poiché l'elevato spessore del laterizio funziona da massa termica. L'isolamento risulta invece necessario se le pareti in laterizio sono di spessore minore.

Nel caso in cui il laterizio non ha funzione portante ma è usato come elemento di tamponamento, potremmo trovare una doppia parete costituita da due strati di laterizio di diverso spessore. Generalmente lo strato esterno è quello più spesso, mentre lo strato interno è più sottile. I due strati possono essere separati da uno strato isolante, oppure posti ad una certa distanza l'uno dall'altro, anche in mancanza di strato isolante. Si crea, in questo caso, una intercapedine d'aria, che già da sola costituisce un ottimo metodo isolante. Le prestazioni di questo tipo di parete possono essere migliori con la presenza di uno strato isolante nell'intercapedine.

Nel caso in cui la parete sia costituita da un unico strato di laterizio, si può intervenire per migliorarne le caratteristiche realizzando una seconda parete, creando così uno strato di intercapedine che aumenta notevolmente la capacità isolanti della parete.

Il calcestruzzo

In edifici di costruzione recente con struttura in cemento armato si possono trovare, come elementi costitutivi delle pareti, blocchi in calcestruzzo. I blocchi possono essere pieni, semipieni o alleggeriti e le loro caratteristiche variano in base alla conformazione e al tipo di calcestruzzo utilizzato. Questo materiale ha, comunque, buone caratteristiche termoisolanti.

Negli edifici italiani degli anni 70 si possono trovare come materiale di tamponamento anche pannelli di calcestruzzo prefabbricato.

Il legno

Il legno è un materiale molto apprezzato nell'edilizia ecosostenibile, ma ancora poco utilizzato nella costruzione di edifici. Possiamo trovare costruzioni con strutture portanti e/o di tamponamento in legno o suoi derivati principalmente nel nord Italia. Questo tipo di strutture dovrebbero essere abbinate all'uso di materiali isolanti di origine vegetale, i cui coefficienti di dilatazione e caratteristiche fisico-chimiche sono maggiormente compatibili con quelli del legno.

Nella storia delle costruzioni il legno è stato per molto tempo un materiale fondamentale: di grande reperibilità, rinnovabile, facile da lavorare, relativamente leggero e a buon mercato.

Materiali per i solai

I solai, cioè gli elementi di separazione orizzontale degli edifici, diventano importanti, dal punto di vista dell'involucro, se confinano con un ambiente non riscaldato o se sono a contatto con il terreno. In questi casi è importante conoscere il tipo di solaio esistente, per capire come intervenire.

Fino agli anni 40

I solai degli edifici storici italiani, e la maggior parte degli edifici costruiti fino agli anni 40, sono realizzati principalmente in legno o in legno e putrelle metalliche.

Il solaio in legno ha una struttura principale costituita da travetti distanziati 50-100 cm. Al di sopra di questa struttura si trovano tavole di legno incrociate a formare una superficie continua, sulla quale si trova uno strato di calcestruzzo che fa da base per il pavimento sovrastante.
Se la distanza tra gli appoggi del solaio (le pareti) è maggiore ai 3-4 metri, spesso ci sono grosse travi principali poste a sostegno dei travetti.
Questo tipo di solaio è facilmente riconoscibile perché la parte inferiore spesso non è intonacata e lascia vedere chiaramente la struttura in legno del solaio: è quello che normalmente chiamiamo "travi a vista".

Dagli anni 50

Negli edifici realizzati a partire dagli anni 50, le strutture orizzontali sono realizzate principalmente con solai misti i cui materiali costitutivi sono i laterizi, il cemento armato o il legno (per la struttura portante) e il calcestruzzo (per i massetti).

Il "solaio misto" è sorretto da travi in cemento armato, cui sono sovrapposti travetti e laterizi di vario tipo. Il tipo più comune è quello realizzato con blocchi in laterizio (detti pignatte) e travetti in cemento armato, cui viene sovrapposto uno strato di cemento armato, detto massetto, ed infine, il pavimento.

 

Il laterizio, come abbiamo già visto, ha buone prestazioni termoisolanti (e fonoisolanti), Per migliorare le prestazioni di un solaio di questo tipo si possono aggiungere strati in materiali isolanti o aumentare lo spessore del massetto, per ottenere una migliore inerzia termica, cioè per aumentare il tempo in cui il calore passa attraverso l'elemento.


Materiali per le coperture

Le coperture sono l'elemento di chiusura superiore dell'involucro di un edificio. Sono costituite da solai con strati isolanti maggiorati rispetto alle altre strutture orizzontali, proprio per la loro funzione di elemento di separazione tra interno ed esterno dell'edificio. A seconda della loro geometria le coperture si dividono in piane o inclinate.

Piane

Le coperture piane sono molto simili a tutte le altre strutture orizzontali (solai) ma per la loro particolare funzione di confine tra interno ed esterno, presentano spessori maggiori e una maggiore cura nell'isolarle dal calore in entrata e/o in uscita, dall'acqua piovana, dall'umidità.

I materiali che possiamo trovare nelle coperture piane degli edifici italiani variano, come per le strutture orizzontali, in base all'epoca di realizzazione dell'edificio. Possiamo trovare quindi legno o cemento armato per la struttura portante, legno o laterizi posti a riempire gli spazi vuoti nella struttura, calcestruzzo o cemento armato per la realizzazione del massetto. Al massetto saranno sovrapposti strati impermeabilizzanti, per evitare che l'acqua piovani si infiltri nell'edificio, e strati isolanti, per evitare dispersioni di calore eccessive. Poiché anche la copertura piana deve consentire e facilitare il defluire delle acque piovane, la pavimentazione deve avere, in ogni caso, una lieve pendenza verso le bocchette di raccolta dell'acqua.

Il calcestruzzo e il cemento armato, pur avendo una discreta capacità di accumulare calore (vedere massa termica), presentano alti valori di trasmittanza (cioè il calore li attraversa abbastanza facilmente e velocemente). E' quindi consigliabile non esporre questi materiali ai raggi diretti del sole, proteggendoli in modo adeguato. Generalmente l'isolamento della copertura piana è ottenuto con la realizzazione di strati di isolamento, impermeabilizzazione, barriera al vapore e massetti delle pendenze, cioè strati di calcestruzzo non piani, ma inclinati per favorire il deflusso delle acque.

Per migliorare le caratteristiche di questo tipo di copertura è possibile utilizzare strati di ghiaia. Ma stanno diffondendosi tecniche molto più promettenti dal punto di vista ambientale, come i manti erbosi (tetto verde) più o meno spessi, o addirittura gli specchi d'acqua, che aumentano la massa termica e lo sfasamento, cioè il tempo con cui il calore passa da un lato all'altro dell'elemento di involucro.

Inclinate

Le coperture inclinate sono costituite da uno o più piani inclinati, a seconda che il tetto sia ad una o a più falde. Anche in questo caso i materiali impiegati per la realizzazione variano in base al periodo di realizzazione.

Fino all'avvento del cemento armato il materiale più diffuso per la struttura di questo tipo di coperture è stato il legno. La struttura principale veniva poi stabilizzata con altre travi e travetti in legno, cui venivano sovrapposte file di elementi lapidei (scaglie di ardesia o altre pietre) o elementi in laterizio (coppi, tegole, eccetera).

Gli edifici di edificazione più recente presentano, invece, coperture inclinate realizzate con struttura portante in cemento armato, cui troveremo sovrapposti strati di impermeabilizzazione ed isolamento termico e, come elemento di rifinitura, tegole o coppi in laterizio.

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