Simulazione termoigrometrica dell`isolamento interno di

Prodotto
Simulazione
termoigrometrica
dell’isolamento interno
di pareti storiche
Restauro conservativo e risanamento energetico
Elena Lucchi
Michela Pascucci
Senior Researcher,
EURAC Research, Bolzano
Dottoranda Incaricata,
Sapienza Università di Roma
Docente Incaricato,
Politecnico di Milano
Negli edifici esistenti, una delle forme di
miglioramento delle prestazioni energetiche più impiegate è ottenuta mediante
l’applicazione di materiale isolante sulla
superficie interna delle pareti dell’edificio,
al fine di ridurre la trasmittanza termica e,
quindi, le perdite di calore per trasmissione.
La tecnica è molto adatta agli edifici storici,
dove l’isolamento esterno è spesso vietato
in quanto modifica l’immagine della facciata dell’edificio, risultando sostanzialmente
irreversibile.
La tecnica di isolamento dall’interno può
essere applicata in assenza di decorazioni,
finiture pregiate o intonaci in buono stato
di conservazione. L’obiettivo energetico
resta quello della riduzione delle perdite
per trasmissione attraverso le pareti e la
riduzione di ponti termici diffusi e di forma, ma non è possibile eliminare i ponti
termici di materia e garantire l’omogeneità
delle prestazioni termiche dell’intera facciata. In linea generale, questa tecnica di
isolamento porta al miglioramento della
prestazione termoacustica dell’involucro
edilizio e del benessere degli occupanti,
la messa in regime termico, ma anche il
raffreddamento più rapido del locale per
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Restauro conservativo
effetto dell’assenza di massa termica del lato
più interno della parete. L’isolamento interno,
infatti, annulla la capacità di accumulo termico
nella massa delle pareti storiche: nel momento
in cui si spegne il riscaldamento l’isolante non
trattiene il calore per poi rilasciarlo lentamente
come fa una muratura tradizionale. Il beneficio energetico è sicuramente inferiore rispetto
all’isolamento esterno, in quanto non elimina i
ponti termici e non consente di sfruttare pienamente l’inerzia delle pareti massive. È più
adatto, però, negli interventi ad uso saltuario, dove è necessario un riscaldamento o un
raffrescamento rapido dell’ambiente interno.
La presenza di un isolante interno può creare problemi legati alla riduzione dello spazio
nell’ambiente interno, che per stanze di piccole dimensioni può non essere tollerato, e alla
modifica delle proporzioni e delle simmetrie
dei vani interni. Inoltre, la sua realizzazione
comporta disagi per gli abitanti durante l’esecuzione dei lavori.
Il fatto che l’isolante interno risulti discontinuo
può portare la creazione di punti freddi in cui
è più facile che vi sia formazione di condensa, sia superficiale che interstiziale, o rischi di
muffa. I danni provocati dalla condensa nelle
pareti possono portare al decadimento delle
caratteristiche prestazionali con conseguente
riduzione del grado di isolamento del muro, al
peggioramento del comfort interno, al danneggiamento delle finiture e alla disgregazione
del materiale stesso (anche con possibili rischi
per la statica della struttura). Al fine di evitare
problemi legati al comportamento strutturale
ed energetico dell’edificio è estremamente im-
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Prodotto
Esempio di semplificazione geometrica
(© Michela Pascucci)
portante conoscere in modo dettagliato lo stato
di conservazione dei vari componenti edilizi su
cui si andrà ad intervenire. Avere un quadro
completo di quelle che sono le problematiche
strutturali, le caratteristiche tipiche dei materiali
da costruzione utilizzati, la presenza o meno di
condensa, le condizioni climatiche e l’ambiente
con cui l’edificio si rapporta permette di capire cosa va ad influenzare il comportamento
termico dell’edificio nel tempo e quali criteri
utilizzare in fase di progettazione dell’intervento.
È molto importante studiare nel dettaglio i nodi
più critici, perché soluzioni inadeguate possono
causare il degrado dei materiali (ad esempio
la marcescenza del legno e la formazione di
condensa interstiziale delle pareti) e la creazione di pessime condizioni ambientali fino a
rendere gli interni poco salubri e confortevoli
(ad esempio la formazione di muffa sulle pareti).
A tal fine è quindi opportuno valutare bene
quale tipo di materiale isolante scegliere. Isolanti non emissivi, igroscopici e traspiranti sono
sicuramente tra i più indicati per questo tipo di
operazione. Igroscopicità e traspirabilità sono
Schermata iniziale DELPDHIN
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due caratteristiche fondamentali, la prima permette infatti di assorbire molecole di acqua
senza compromettere le capacità isolanti;
mentre l’essere traspirante aiuta ad evitare la
formazione di condense e più in generale di
problemi legati all’umidità.
Simulazione termoigrometrica
La quantità di programmi di simulazione termoigrometrica che il mercato mette oggi a disposizione è molto limitata. Il problema principale
riguarda sicuramente la difficoltà di utilizzo di
tali strumenti in mancanza di una adeguata
preparazione, nonché di una predisposizione
ed una sensibilità nella volontà di affrontare
certe tematiche, molto specifiche e a cavallo
con altre discipline.
L’utilizzo di software che permettono di simulare
il comportamento termoigrometrico delle pareti
nasce dalla necessità di conoscere quelle che
sono le prestazioni delle murature nel lungo
termine, quindi cosa dobbiamo aspettarci a
distanza di qualche anno dalla realizzazione
del nostro intervento. D’altra parte però la si-
Passaggi per creare una parete storica in Delphin
mulazione del comportamento termoigrometrico di murature storiche non è un’operazione
semplice e immediata proprio per la loro particolare conformazione strutturale. Partendo
dal presupposto che nessuna sezione muraria
sarà mai uguale ad un’altra per dimensione e
posa in opera degli elementi lapidei utilizzati in
fase di costruzione, per avere un risultato il più
attendibile possibile dalle simulazioni sarebbe
ideale effettuare prima delle analisi che ci permettano di fare delle ipotesi molto vicine alla
realtà. L’utilizzo di strumenti di indagine, come
la camera termografica o i carotaggi (purtroppo
non sempre eseguibili data la loro invasività),
ci fornisce informazioni sulla conformazione
della struttura, che altrimenti non saremmo in
grado di ottenere. Infatti affidarsi solo a delle
informazioni derivate da disegni o fonti letterarie non garantisce sempre delle previsioni alla
realtà. Tra i diversi software di simulazione del
comportamento termoigrometrico di elementi
murari che esistono in commercio, i due più
noti sono WUFI (Fraunhofer Institute) e Delphin
(Bauklimatik Dresden). WUFI è un software per
il calcolo dinamico termoigrometrico delle condense interstiziali e il pericolo muffa di elementi
costruttivi. Nel calcolo vengono presi in considerazione tutti quei fattori climatici e quelle
condizioni al contorno che possono facilitare il
presentarsi dei rischi sopracitati, quali pioggia
battente, irraggiamento solare, perdita di calore
superficiale, trasporto capillare, condensazione.
Il software è stato realizzato in più versioni (WUFIpro, WUFI 2D, WUFIplus, WUFI Passive), per
soddisfare le diverse necessità del progettista
a più livelli, da quella più semplice e intuitiva
a quella creata appositamente per la ricerca
scientifica. Il software è validato dalla normativa
UNI EN 15026 (Prestazione termoigrometrica dei
componenti e degli elementi di edifici – valutazione del trasferimento di umidità mediante una
Esempio della parete su cui sarà effettuata
la simulaizone termoigrometrica
Restauro conservativo
simulazione numerica), per cui può sostituirsi ai
calcoli statici eseguiti secondo UNI EN ISO 13788
(Prestazione igrotermica dei componenti e degli
elementi per edilizia - Temperatura superficiale
interna per evitare l’umidita’ superficiale critica e
la condensazione interstiziale - Metodi di calcolo).
Delphin 5.8.3 segue lo stesso principio di funzionamento. Vengono effettuati dei calcoli dinamici che permettono di verificare quelli che
sono i rischi in cui si può incorrere nel tempo
dovuti ad una cattiva progettazione. Delphin è
un software dotato di grandi potenzialità, ma
ne esiste una sola versione che si indirizza ad
un pubblico decisamente più esperto o legato al mondo della ricerca. Entrambi i software
hanno come fine quello di fornire un quadro
completo dei rischi a cui è esposta nel tempo la
muratura. Nel caso specifico qui citato possono
rivelarsi un valido aiuto per fare delle previsioni
riguardo la possibile formazione di condensa
nella superficie di contatto tra la muratura e il
pannello isolante e contestualmente ipotizzare
gli eventuali danni che un intervento scorretto
andrebbe a provocare. Ciononostante esistono
differenze tra i due software che fanno si che uno
sia sicuramente più alla portata di tutti rispetto all’altro. Al di là della possibilità di accedere
ad una versione più user friendly, WUFI offre la
possibilità di scegliere tra numerose lingue e
questo lo rende sicuramente più appetibile ad
un vasto pubblico, permettendo anche a chi
ha difficoltà con le lingue straniere di usare il
software senza troppi problemi, a differenza di
Delphin che si trova in commercio solamente
in tedesco e inglese.
I risultati a cui i due software tendono sono pressoché gli stessi. Entrambi ci mostrano grafici
in cui è possibile verificare in un arco di tempo
da noi definito, che può andare dalle poche ora
alle decine di anni, l’andamento di temperatura,
umidità relativa, flusso di calore e tutto quanto
noi abbiamo chiesto nella sezione degli output
prima di avviare la simulazione. I grafici interattivi si comportano proprio come dei piccoli
video dove allo scorrere del tempo è associato
un cambio di colore al variare della condizione
iniziale o l’oscillazione di una curva.
Volendo provare a svolgere delle simulazioni in
parallelo per verificare in che modo i due software rispondono un vero e proprio confronto
non è sempre possibile perché non hanno lo
stesso database di materiali, ma quello che è
certo è che i risultati non dovrebbero discostarsi
troppo gli uni dagli altri se le condizioni del paramento murari e le rispettive al contorno sono
state impostate nello stesso modo. Ne consegue che la scelta del programma da utilizzare
è strettamente soggettiva. Sta all’utente capire
cosa vuole ottenere e in che modo arrivarci; se
preferisce essere guidato passo dopo passo
nelle scelte oppure sentirsi libero di sperimentare.
Con la sola accortezza di capire prima quale è il
proprio livello di conoscenze in materia, perché
sbagliare in fase decisionale porterà a dei risultati
affatto veritieri.
Esempi di risultati ottenuti
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