Il problema dell’isolamento termico delle fondazioni
Le fondazioni di un edificio sono generalmente realizzate in calcestruzzo armato, che come quasi tutti sanno, è un cattivo isolante (1 cm di isolante è pari a circa 40 cm di calcestruzzo). È quindi necessario che l’ambiente abitato e riscaldato sia “staccato” ovvero isolato da elementi disperdenti quali le fondazioni.
Per risolvere il problema dell’isolamento delle fondazioni risulta quindi importante sviluppare adeguatamente il dettaglio della giunzione tra esse e le pareti dell’edificio per limitare la dispersione di energia.
Le pareti perimetrali portanti, però, devono assolvere ad alcuni compiti importanti:
- isolare termicamente dal clima esterno;
- isolare acusticamente dai rumori esterni;
- reggere i pesi dei solai e dei carichi portati (arredo, persone, ecc.) e resistere alle azioni orizzontali del vento e degli eventi sismici.
Queste tre caratteristiche richiedono elementi con caratteristiche geometriche e meccaniche ben definite ed in particolare per la parte strutturale, impediscono al progettista di interporre alla base della muratura elementi deboli e non strutturali per disaccoppiare termicamente la muratura dalle fondazioni, dettaglio molto spesso utilizzato per pareti di puro tamponamento.
Regola principale di un buon progettista energetico è quello di riuscire a dare continuità agli elementi con buone caratteristiche di isolamento termico ed ottenere quindi idealmente una superficie continua che racchiuda il volume riscaldato. Minori sono le interruzioni di questa superfiche, maggiore è il grado di isolamento delle fondazioni e maggiori sono le qualità prestazionali energetiche dell’edificio.
Non potendo, come precedentemente descritto, disaccoppiare le murature portanti dalle fondazioni, sono state sviluppate diverse soluzioni per consentire di ridurre il ponte termico generato.
Isolamento delle fondazioni: giunzione alla muratura perimetrale a doppio strato con intercapedine isolata e tramezzatura esterna
Pareti perimetrali a doppio strato, con intercapedine isolata, consentono di realizzare ottime soluzioni di involucro. È infatti possibile affidare ad uno strato la funzione portante (generalmente allo strato interno) e proteggere l’isolante con uno strato esterno in laterizio leggero.
In questa situazione la soluzione generalmente adottata per il nodo di attacco della muratura alla fondazione continua è quella evidenziata in fig. 1.
Questo dettaglio, da adottare come soluzione di minima, è già adeguato per situazioni climatiche non estreme. Analizzando infatti i dati riportati in tabella 1, si può notare come il valore di temperatura superficiale è sufficientemente elevato, risultando quindi molto improbabile la formazione di condensa superficiale.
È possibile però migliorare il comportamento del nodo, isolando esternamente contro terra la trave di fondazione e dando continuità all’isolamento dell’intercapedine interponendo un elemento isolante alla base della tramezzatura.
| Descrizione | Sigla | Valore calcolato | Valore di riferimento |
|---|---|---|---|
| Coefficiente lineico | Ψ | -0,044 W/(mK) | |
| Fattore di temperatura superficiale | fRsi | 0,900 | > 0,700 |
| Altezza parete verticale sopra pavimento | hw | 1,000 m | |
| Coefficiente di accoppiamento termico completo | L12D | 0,950 W/(mK) | |
| Coefficiente di accoppiamento termico solo solaio-terreno |
L22D | 0,686 W/(mK) |
Isolamento delle fondazioni: giunzione alla muratura perimetrale monostrato con cappotto
Murature perimetrali monostrato presentano soluzioni differenti a seconda che la parete abbia funzione portante o meno. In questo caso infatti, come già accennato, non è possibile interporre elementi isolanti tra la fondazione ed il primo corso di mattoni, in quanto generalmente gli elementi isolanti non hanno elevata capacità portante.
Si riportano comunque, a titolo di esempio, tre varianti di dettaglio costruttivo per mostrare l’incidenza di una data soluzione tecnica adottata.
Nel primo caso [fig. 2a] la muratura, rivestita esternamente da un cappotto, non è isolata dalla fondazione.
Nel secondo caso [fig. 2b] il primo corso di muratura è costituita da blocchi di più bassa conduttività, mentre nel terzo caso [fig. 2c] è interposto un elemento isolante alla base della muratura.
Quest’ultimo caso è ovviamente applicabile esclusivamente nel caso di muratura di tamponamento.
| Descrizione | Sigla | A – Valore calcolato | B – Valore calcolato | C – Valore calcolato |
|---|---|---|---|---|
| Coefficiente lineico | Ψ | -0,064 W/(mK) | -0,106 W/(mK) | -0,071 W/(mK) |
| Fattore di temperatura superficiale | fRsi | 0,915 | 0,940 | 0,920 |
| Altezza parete verticale sopra pavimento | hw | 1,000 m | 1,000 m | 1,000 m |
| Coefficiente di accoppiamento termico completo | L12D | 0,614 W/(mK) | 0,573 W/(mK) | 0,607 W/(mK) |
| Coefficiente di accoppiamento termico solo solaio-terreno |
L22D | 0,384 W/(mK) | 0,384 W/(mK) | 0,384 W/(mK) |
Come si può evidenziare dai valori riportati in tabella 2, la soluzione migliore è sicuramente la seconda, in cui è stato inserito un corso in mattoni di caratteristiche termiche migliori. Questa soluzione, che può essere agevolmente adottata nelle murature di tamponamento, interponendo un elemento in vetro cellulare o un mattone in calcestruzzo autoclavato, non è applicabile nel caso di muratura portante ordinaria o armata in quanto la fragilità di questi elementi comprometterebbe il funzionamento strutturale della muratura.
A tale proposito quindi è stato analizzato il comportamento termico di una muratura riempita nei primi due corsi con perlite sfusa. Questo dettaglio, semplice da applicare in cantiere ma efficace, consente di ridurre la conduttività verticale della base della muratura ed inserire quindi un’elevata resistenza termica tra la fondazione e la muratura perimetrale soprastante.
Da analisi numeriche svolte si è potuto riscontrare che il valore di conduttività verticale è inferiore ai 0,21-0,23 W/(mK) e quindi, considerando lo sviluppo di almeno due corsi isolati, è in grado di esplicare la funzione di taglio termico alla base.
Il dettaglio costruttivo può poi essere migliorato proseguendo l’isolante del cappotto fino a risvoltare sul lato esterno del dado di fondazione contro il terreno, in modo da limitare l’ulteriore dispersione attraverso il cemento armato della fondazione stessa [fig. 6].
Nel nostro caso studio questo non è stato eseguito per meglio percepire l’influenza delle tre differenti soluzioni adottate.
Nel caso di vespaio areato al di sotto della pavimentazione del piano terra, richiesto molto spesso dai regolamenti comunali, è importante porre particolare attenzione al fatto che l’aria, contenuta nel vespaio, è a diretto contatto con l’esterno e quindi non ha senso isolare al di sotto del vespaio stesso o della fondazione.
Possibile soluzione è quindi quella evidenziata in fig. 5 ove, in corrispondenza delle travi di fondazione, è stato previsto di risvoltare l’isolamento della parete fino alla base della fondazione e contemporaneamente si è posato un elemento isolante disaccoppiante al lato interno verso il vespaio.
Il risultato dell’analisi del suddetto nodo è rappresentato sempre in fig. 5.
Concludendo si può affermare che ogni situazione deve essere analizzata attentamente dal progettista e valutata dal punto di vista sia delle prestazioni che dei costi, ovvero della facilità di esecuzione in cantiere. In base infatti alla tipologia costruttiva (monostrato con cappotto o pluristrato), alla zona climatica, alla tipologia della fondazione (continua o platea), è necessario sviluppare una soluzione differente che comunque garantisca di limitare la dispersione del calore attraverso il nodo e di ottenere temperature superficiali adeguate.
Trasmittanza termica lineica (Ψ)
Fattore di temperatura superficiale (fRsi)
Il valore di fRsi è calcolato dalla seguente formula:fRsii = (θsi – θe) / (θi – θe)dove
θi è la temperatura interna dell’ambiente considerato
θe è la temperatura esterna
θsi è la temperatura superficiale interna
Ponte termico
Il ponte termico o meglio la situazione di anomalia termica è una zona, generalmente dell’involucro dell’edificio, in cui localmente si riscontrano dei cambiamenti di flusso del calore rispetto alla situazione piana monodimensionale generalmente analizzata.
I ponti termici si possono generalmente ricondurre a due tipologie:
– ponte termico dovuto a disomogeneità dei materiali;
– ponte termico geometrico.
Il primo caso è quello comune in cui la stratigrafia dell’elemento di involucro (ad esempio la parete), presenta zone con materiali a conducibilità differente come ad esempio nelle pareti perimetrali in laterizio in cui è presente un pilastro in c.a. [fig. 7].
Il secondo caso è quello in cui il flusso di calore è deviato a causa della geometria del nodo. Ad esempio in un angolo di muratura, il flusso uscente, a partire dal lato interno si ripartisce su una superficie esterna maggiore determinando quindi un aumento del flusso di calore verso l’esterno [fig. 8].
I principali effetti negativi generati dai ponti termici sono:
– perdite di calore localizzate;
– possibilità di formazione di condensazione superficiale;
– formazione di muffe generate dalla presenza di basse temperature superficiali e contemporanei alti valori di umidità dell’ambiente;
– danni alla superficie degli elementi per la presenza di muffe e delle continue ed elevate variazioni cicliche della temperatura con conseguente degrado degli elementi.
Il DLgs 192/311 prevede che il ponte termico si possa considerare corretto quando la differenza di resistenza (R) o trasmittanza termica (U) tra il ponte e la zona contigua è inferiore o al massimo uguale al 15%.
