Prestazione energetiche degli edifici: la qualità

Prestazioni energetiche degli edifici: la qualità prestazionale estiva
dell’involucro edilizio
Francesco Leccese
Dip.to di Ingegneria dell’Energia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni
Università di Pisa
Introduzione
In Italia la richiesta di un sempre più elevato livello di comfort nelle abitazioni durante la
stagione estiva ha determinato, negli ultimi dieci anni, un significativo aumento nelle vendite
di sistemi di climatizzazione, in particolare destinati al mercato dell’edilizia residenziale.
Come conseguenza di questa tendenza sono notevolmente aumentati i consumi elettrici, a
tal punto che nell’estate 2001 il picco di potenza estivo ha eguagliato il picco di potenza
invernale ed ancora nell’estate 2007 la potenza di picco assorbita dalla rete ha raggiunto il
record storico assoluto dei consumi elettrici sino a quel momento registrato (si vedano a
questo proposito i dati pubblicati periodicamente dal Gestore della Rete elettrica di
Trasmissione Nazionale).
Nella Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici (EPBD)
venivano suggerite strategie per incrementare l’efficienza termica degli edifici nella stagione
estiva ed era raccomandato, in particolare, l’impiego di tecniche di raffrescamento passivo
allo scopo di migliorare il comfort termico degli ambienti.
Tali indicazioni, discusse a livello comunitario, hanno comportato la necessità di progettare le
pareti dell’involucro edilizio in modo tale che fossero non soltanto adeguate rispetto alle
prestazioni invernali (vale a dire con un valore della trasmittanza termica adeguato ai valori
limite precisati nelle normative tecniche) ma anche caratterizzate da un comportamento in
transitorio termico (condizioni termiche dinamiche) tale da assicurare nell’ambiente interno
un accettabile livello di comfort anche in assenza di un sistema di climatizzazione estiva.
Si può considerare, in generale, che le prestazioni estive richieste alle pareti dell’involucro
edilizio possano essere soddisfatte con facilità impiegando pareti pesanti ad elevata capacità
termica, tipiche dell’edilizia tradizionale, più complesso risulta invece soddisfare queste
richieste con pareti di tamponamento leggere a bassa capacità termica. In questo caso
occorrerà sopperire alla carenza di capacità termica con una riduzione della trasmittanza
termica e con una accurata scelta della stratigrafia della parete, vale a dire degli strati che
compongono la parete e della loro successione dall’interno verso l’esterno.
Definizioni degli indici prestazionali caratterizzanti il comportamento termico
estivo delle pareti opache di involucro
In condizioni termiche dinamiche il comportamento di una parete opaca dell’involucro edilizio
può essere caratterizzato da tre indici prestazionali [v. Riferimenti bibliografici]:

la trasmittanza termica dinamica (dynamic thermal trasmittance), indicata nella
normativa con il simbolo YIE ed espressa in W/m2K;

il coefficiente di decremento o attenuazione (decrement factor), indicato nella
normativa con il simbolo fA, adimensionale;

lo sfasamento o ritardo temporale (time lag), indicato nella normativa con il simbolo 
ed espresso in ore.
La trasmittanza termica dinamica YIE può essere valutata con la relazione:
YIE = 1 / │F│
1
dove con F si è indicato l’elemento di prima riga e seconda colonna della matrice di
trasferimento della parete [v. Riferimenti bibliografici].
Avendo indicato con U (W/m2K) la trasmittanza termica della parete, si definisce coefficiente
di attenuazione fA il rapporto (0<fA<1):
fA = YIE / U
Dalla relazione precedente risulta, in particolare:
YIE = fA U
Lo sfasamento , che rappresenta il ritardo con cui le oscillazioni della temperatura sulla
faccia interna della parete si manifestano rispetto a quelle della temperatura esterna di
periodo P, è dato da:
 = (P / 2) arg (F)
in cui l’argomento del numero complesso F deve essere valutato nell’intervallo: 0arg(F)2,
con ciò risulta: 0P; generalmente si assume P uguale a 24 ore, che corrisponde a
variazioni di temperatura giornaliere (come anche indicato nella normativa tecnica).
Per una parete multistrato, gli indici prestazionali YIE, fA e  dipendono: dalla trasmittanza
termica della parete, dalla capacità termica della parete, dall’ordine di successione degli
strati che compongono la parete e dal periodo delle oscillazioni termiche esterne.
Ovviamente il comportamento termico dinamico di una parete, ovvero la prestazione estiva,
sarà tanto migliore quanto più piccolo è il valore che assume la trasmittanza termica
dinamica YIE (ovvero il coefficiente di attenuazione fA) e quanto più grande è il valore che
assume il ritardo temporale .
Aspetti normativi: valori limite degli indici prestazionali caratterizzanti il
comportamento termico estivo delle pareti opache di involucro
Nel D. Lgs.vo 192/2005 sulle prestazioni energetiche degli edifici, con il quale è stata
adottata in Italia la Direttiva Europea EPBD, sono stati fissati valori limite (massimi) ULIM alla
trasmittanza termica delle pareti opache (e vetrate) dell’involucro edilizio in funzione della
zona climatica.
In tale Decreto, al fine di limitare i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva e di
contenere la temperatura interna estiva degli ambienti, veniva prescritto (con l’esclusione
della zona climatica F) che la massa superficiale M delle pareti opache di involucro dovesse
risultare non inferiore al valore limite MLIM=230 kg/m2, per valori medi mensili dell’intensità
della radiazione solare sul piano orizzontale e nel mese di massima insolazione superiori a
290 W/m2. Per massa superficiale deve intendersi la massa per unità di superficie della
parete esclusi gli (eventuali) strati di intonaco. Nello stesso Decreto era ammesso che tale
condizione sul valore minimo di M potesse anche essere disattesa qualora, con l’utilizzo di
tecniche e materiali innovativi, risultasse possibile contenere le oscillazioni della temperatura
degli ambienti in relazione all’andamento dell’irraggiamento solare.
Tali indicazioni sono state generalmente interpretate nel modo seguente: sarebbe consentito
l’impiego di pareti con valori di M anche inferiori a MLIM, a condizione che queste siano
realizzate in maniera tale da conferire ad esse un comportamento termico dinamico
caratterizzato da valori degli indici prestazionali pari o migliori di quelli di strutture tradizionali
con M=MLIM.
Si noti a questo proposito che nella pratica edilizia corrente vengono impiegate, assai
spesso, pareti di tamponamento e solai di copertura (p.e. pareti in laterizio o calcestruzzo
alleggeriti, pareti in pannelli a base di gesso, pareti e coperture in legno) con valori di M
anche nettamente inferiori al valore di 230 kg/m2. Da ciò discende la necessità di prevedere
per queste strutture l’uso di materiali adatti e di progettarle con opportune stratigrafie ed
opportuni valori di U (ovviamente con U<ULIM) in maniera tale da conferire ad esse un
comportamento termico in condizioni non stazionarie, caratterizzato da valori degli indici
prestazionali YIE, fA e  pari o migliori di quelli di strutture tradizionali con M=MLIM e U=ULIM.
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Per i motivi esposti nel più recente Decreto del Presidente della Repubblica n. 59 (aprile
2009) sulle prestazioni energetiche degli edifici, a parziale modifica di quanto previsto nel
precedente D. Lgs.vo 192/2005, viene prescritto che in tutte le zone climatiche (con
l’esclusione della zona climatica F) e per le località nelle quali il valore medio mensile
dell’irradianza sul piano orizzontale, nel mese di massima insolazione, sia maggiore o uguale
a 290 W/m2, le pareti verticali opache (con l’esclusione di quelle comprese nel quadrante
nord-ovest/nord/nord-est) debbano soddisfare almeno uno dei seguenti requisiti (Art. 3,
comma 18):
1il valore della massa superficiale sia superiore al valore limite MLIM=230 kg/m2;
2il valore della trasmittanza termica dinamica sia inferiore a (YIE)LIM=0.12 W/m2K.
Nello stesso D.P.R. 59/2009 si prevede che per le pareti opache orizzontali ed inclinate (p.e.
le coperture degli edifici) la trasmittanza termica dinamica (YIE) debba essere inferiore a 0.20
W/m2K.
In buona sostanza con il D.P.R. 59/2009, nel caso di realizzazione di pareti opache verticali
di involucro, viene consentito di scegliere tra due requisiti: uno basato sulla massa
superficiale (già contenuto nel precedente D. Lgs.vo 192/2005) ed uno basato sull’indice
prestazionale YIE; al contrario, per la progettazione delle coperture cade il vincolo sulla
massa superficiale (contenuto nel D. Lgs.vo 192/2005) e viene introdotto solo un vincolo
sull’indice prestazionale YIE. In tal modo quindi sarà possibile, a condizione di soddisfare i
vincoli previsti dalla normativa, continuare a realizzare per esempio edifici con pareti di
tamponamento leggere o con coperture in legno.
Nel luglio 2009 è stato pubblicato il Decreto Ministeriale sulle linee guida nazionali per la
certificazione energetica degli edifici. Nel D.M. luglio 2009, per valutare la qualità
prestazionale estiva (“qualità termica estiva”) degli elementi opachi dell’involucro edilizio
vengono indicati due metodi, validi per tutte le destinazioni d’uso: uno basato sulla
valutazione di un indice globale di prestazione per il raffrescamento (EPE) opportunamente
definito (i cui metodi di calcolo sono riportati nella normativa tecnica in corso di pubblicazione
nell’ambito delle Linee Guida UNI/TS 11300), l’altro basato sugli indici prestazionali fA e  di
immediato utilizzo sin dalle fasi preliminari della progettazione.
In particolare nel D.M. luglio 2009 viene indicato che la prestazione termica estiva
dell’involucro può variare da “ottima” a “mediocre” in relazione ai valori assunti da fA e 
come riportato nella Tabella seguente.
Tabella: classificazione delle prestazioni termiche estive delle pareti opache di involucro.
Qualità
prestazionale
Prestazioni
Coefficiente
attenuazione, fA
I
II
III
IV
V
Ottime
Buone
Medie
Sufficienti
Mediocri
fA < 0.15
0.15 ≤ fA < 0.30
0.30 ≤ fA < 0.40
0.40 ≤ fA < 0.60
fA ≥ 0.60
di
Ritardo temporale,
 (ore)
 > 12
12 ≥  > 10
10 ≥  > 8
8≥>6
≤6
In relazione alla prestazione garantita dall’involucro la “qualità prestazionale estiva” è
indicata in numeri romani da “I” (corrispondente alla prestazione ottima) a “V”
(corrispondente alla prestazione mediocre). Per completezza nel D.M. luglio 2009 viene
precisato che nei casi in cui le coppie di valori di fA e  non rientrino negli intervalli fissati in
Tabella, per la classificazione delle prestazioni estive della parete opaca di involucro
considerata, prevale il valore assunto dal ritardo temporale .
Si noti che, dalla Tabella, considerando i valori ULIM per le varie zone climatiche imposti dal
D. Lgs.vo 192/2005, consegue che nel caso di pareti opache di involucro con prestazioni
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“ottime” risulta sempre YIE<(YIE)LIM; al contrario per pareti con prestazioni “sufficienti” o
“mediocri” il requisito YIE≤(YIE)LIM non è mai soddisfatto.
Può risultare interessante notare inoltre che gli stessi indici prestazionali fA e  sono
generalmente impiegati nelle Linee Guida per l’Edilizia Sostenibile. Per esempio nelle Linee
Guida della Regione Toscana si assumono come indicatori di prestazione del requisito
“inerzia termica”, i valori medi (fA)m e ()m opportunamente definiti: il punteggio massimo
conseguibile viene attribuito a quelle pareti opache di involucro con (fA)m<0.15 e ()m>12 ore,
coerentemente con la Tabella precedente.
Riferimenti bibliografici e normativi
1- Leccese F., Tuoni G., Caratteristiche termiche dinamiche delle pareti – Ottimizzazione delle
pareti multistrato (Parte 3 – Cap. 2), in: «Prestazioni estive degli edifici» (vol. 5 – Collana ANIT:
L’isolamento termico e acustico), a cura di: G. Galbusera, pubbl.: TEP (Milano), 2010, ISBN: 978-8890530-00-5, pp. 87-103.
2- Leccese F., Tuoni G., Limitazione sulla massa o sulla trasmittanza dinamica? Osservazioni
sui decreti DPR n. 59 del 2 aprile 2009 e DM del 26 giugno 2009. neo-EÚBIOS (Organo ufficiale
dell’Ass.ne Naz.le per l’Isolamento Termico e Acustico), pubbl.: TEP Srl (Milano), ISSN: 1825-5515,
settembre 2009, anno XI, n. 29, pp. 20-28.
3- Leccese F., Tuoni G., Pareti leggere in edilizia – Guida all’impiego secondo la più recente
normativa nazionale. neo-EÚBIOS (Organo ufficiale dell’Ass.ne Naz.le per l’Isolamento Termico e
Acustico), pubbl.: TEP Srl (Milano), ISSN: 1825-5515, giugno 2008, anno X, n. 24, pp. 14-21.
4- Tuoni G., Ciampi M., Fantozzi F., Leccese F., Sul progetto delle pareti esterne opache e delle
strutture interne degli edifici in regime termico dinamico, in: «Certificazione energetica e verifica
ambientale degli edifici - Valutazione delle prestazioni energetiche e della sostenibilità delle scelte
progettuali», a cura di: M. Filippi & G. Rizzo, pubbl.: Flaccovio Editore (Palermo), 2007, ISBN: 978-887758-672-8, pp. 146-166.
5- Directive 2002/91/EC of the European Parliament and of the Council of 16 december 2002 on the
energy performance of buildings (Official Journal of the European Communities, 4 january 2003, n. L1,
pag. 65).
6- D. Lgs.vo n. 192 del 19 agosto 2005, Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa alle
prestazioni energetiche nell’edilizia (modificato ed integrato dal D. Lgs.vo n. 311 del 29 dicembre
2006).
7- D.P.R. n. 59 del 2 aprile 2009, Regolamento di attuazione dell’articolo 4, comma 1, lettere a) e b)
del D. Lgs.vo n. 192 del 19 agosto 2005, concernente attuazione della Direttiva 2002/91/CE sulle
prestazioni energetiche in edilizia.
8- D.M. Sviluppo Economico del 26 giugno 2009, Linee guida nazionali per la certificazione
energetica degli edifici.
9- Linee Guida per l’Edilizia Sostenibile in Toscana, Regione Toscana, Giunta Regionale, maggio
2006.
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