Isolamento termico

Le cause dei ponti termici possono essere diverse

Le cause dei ponti termici possono essere diverse. Un'elevata conducibilità termica deriva dal fatto che la superficie dell'elemento costruttivo si discosta dalla forma piana («ponte termico geometrico») oppure dalla presenza, in quella zona, di materiali con una maggiore conducibilità termica («ponte termico dovuto al materiale»).

I ponti termici sono zone localizzate caratterizzate da una conducibilità termica maggiore rispetto alle aree circostanti. Una maggiore conducibilità termica comporta un aumento della dispersione energetica. Ne consegue una temperatura più bassa delle superfici interne e il rischio di formazione di muffa (pericoli per la salute). Un'altra conseguenza è il rischio di formazione di condensa e di danni alla struttura dell'edificio.

Ponti termici dovuti ai materiali

I ponti termici dovuti ai materiali si formano quando elementi costruttivi con conducibilità termica molto diversa sono a contatto tra loro. Un esempio tipico sono gli ancoraggi che attraversano lo strato isolante. Attraverso gli ancoraggi metallici, la dispersione di calore è maggiore rispetto all'isolante adiacente.

Ponti termici di natura geometrica

I ponti termici geometrici si verificano quando la superficie che emette calore è molto più grande di quella che lo assorbe. Esempi tipici sono gli angoli degli edifici. In questi casi, le temperature superficiali delle superfici che assorbono calore diminuiscono notevolmente, poiché il calore può disperdersi rapidamente attraverso le superfici di emissione più estese.

Ponti termici di origine geometrica — Figura 2: Sezione trasversale di un angolo di edificio; le frecce indicano la direzione del flusso termico dalla stanza calda a quella fredda. Il flusso termico lineare attraverso una parete non ostacolata è fortemente influenzato dalla configurazione geometrica.

Gli effetti dei ponti termici sono:

Rischio di formazione di muffa
Rischio di problemi di salute (allergie ecc.)
Rischio di formazione di condensa
Maggiore dispersione di energia termica
Deterioramento del comfort abitativo e dell'accoglienza

Ponti termici lineari

I ponti termici lineari sono interruzioni dell'involucro termico che si verificano su una determinata lunghezza dell'involucro. Esempi tipici sono i raccordi dei balconi, in cui la soletta attraversa la parete (vedi balconi o elementi sporgenti non isolati), i bordi delle pareti esterne, gli appoggi del solaio e gli intradossi delle finestre. Le perdite energetiche causate da un ponte termico lineare sono rappresentate dal coefficiente di trasmissione termica ψ, espresso in funzione della lunghezza.

Rappresentazione di un ponte termico lineare in corrispondenza di un raccordo lineare del balcone.

Vedi figura; qui è rappresentata una sezione trasversale della soletta del balcone mostrata nella figura 5A. Si può notare che le perdite termiche lungo la lunghezza di raccordo del balcone rimangono costanti, ovvero hanno andamento lineare.

Ponti termici puntiformi

I ponti termici puntiformi sono anomalie dell'involucro termico che sono localmente così limitate da manifestarsi solo in punti specifici. Esempi tipici sono elementi di fissaggio come tasselli, montanti che attraversano lo strato isolante e ancoraggi di facciate continue. Le perdite energetiche dovute ai ponti termici puntiformi sono rappresentate dal coefficiente di trasmissione termica puntuale χ.

Figura 6A: Rappresentazione di un ponte termico puntiforme in corrispondenza di un raccordo puntiforme del balcone.

Ponti termici tridimensionali (angoli delle stanze)

Si tratta di ponti termici che devono essere considerati in modo tridimensionale. Un esempio tipico è l'angolo di una stanza. Nella figura 2 è già stato illustrato come si comporta il flusso termico attraverso un angolo bidimensionale. Nel caso di un angolo tridimensionale, questo problema è ancora più accentuato. Già in un angolo bidimensionale, la temperatura superficiale interna all'angolo è la più bassa. In un angolo tridimensionale, il rapporto sfavorevole tra superficie esterna e superficie interna aumenta, con conseguente ulteriore diminuzione della temperatura superficiale.

Immagine termografica di un angolo della stanza — Dettaglio di un angolo della stanza, con vista sull'angolo interno freddo. Lo spazio esterno adiacente è freddo, pertanto nelle sezioni trasversali degli elementi costruttivi si osserva un andamento termico dal rosso al blu (da caldo a freddo). Mentre nei tre spigoli della stanza si notano ponti termici lineari, il punto geometrico più sfavorevole è l'angolo della stanza, dove si rileva anche la zona più fredda.

Esistono diversi parametri per quantificare e limitare gli effetti dei ponti termici. Questi descrivono le diverse caratteristiche dei ponti termici. Mentre i coefficienti di trasmissione termica ψ e χ forniscono informazioni sulle perdite energetiche, il fattore di temperatura e la temperatura superficiale minima consentono di valutare il rischio di formazione di muffa e di condensa.

Il calcolo di questi parametri è possibile esclusivamente tramite un calcolo termico agli elementi finiti (calcolo FE) del ponte termico in questione. A tal fine, la struttura geometrica della costruzione nell'area del ponte termico viene modellata in un programma FE insieme alle conducibilità termiche dei materiali utilizzati. Le condizioni al contorno da applicare nel calcolo e nella modellazione sono regolate dalla norma DIN EN ISO 10211.

Oltre ai valori caratteristici quantitativi, il calcolo FE fornisce anche una rappresentazione della distribuzione della temperatura all'interno della struttura. In questo caso, solitamente si opta per una rappresentazione del flusso termico tramite linee di flusso termico o isoterme (vedi figure).

La rappresentazione con le linee di flusso termico mostra attraverso quale percorso all'interno della struttura si verifica la dispersione di calore, consentendo così di individuare facilmente i punti deboli dal punto di vista termico del ponte termico. Le isoterme sono linee o superfici a temperatura costante e mostrano la distribuzione della temperatura all'interno dell'elemento strutturale calcolato. Le linee di flusso termico e le isoterme sono sempre perpendicolari tra loro (vedi figure).

Immagine termica con linee di flusso termico — Andamento della temperatura con linee di flusso termico

Immagine termica con isoterme — Andamento della temperatura con isoterme

I requisiti stabiliti dal Passivhaus Institut in materia di isolamento termico degli edifici rappresentano oggi uno standard di isolamento termico molto elevato per l'involucro edilizio. Il Passivhaus Institut definisce inoltre i requisiti relativi ai ponti termici stessi: «Tutti i bordi, gli angoli, i raccordi e i passaggi devono essere progettati e realizzati con particolare cura per evitare i ponti termici. I ponti termici che non possono essere evitati devono essere ridotti al minimo."¹⁾

È quindi chiaro che in questo tipo di costruzione viene prestata grande attenzione ai ponti termici. I requisiti più importanti relativi ai ponti termici sono che la temperatura superficiale minima sia superiore a 17 °C, che la costruzione sia realizzata in modo da garantire una tenuta all'aria permanente e che vengano rispettati i valori limite per le perdite energetiche. Questi ultimi dipendono dal tipo di ponte termico.

Componenti certificati per case passive

I criteri in base ai quali viene verificata l'idoneità di un prodotto per le case passive variano a seconda dei rispettivi gruppi di prodotti, quali porte, finestre, balconi, ecc. Il Passivhaus Institut supporta i progettisti esaminando prodotti e soluzioni edili di alta qualità energetica e classificandoli come "componenti certificati per case passive". Ciò vale se il coefficiente di perdita termica ψ di un ponte termico lineare è inferiore o uguale a 0,01 W/(m⋅K).²⁾

Componenti a risparmio energetico

La Casa Passiva ha tuttavia sviluppato una seconda categoria per distinguere i componenti a basso ponte termico. Questi vengono dichiarati come "componenti a risparmio energetico". L'idea è quella di mettere in evidenza le buone soluzioni per i ponti termici che, pur non soddisfacendo gli elevati requisiti per un "componente certificato Casa Passiva", presentano comunque caratteristiche positive. In questi casi, esse rappresentano le soluzioni migliori, in modo da offrire al progettista un aiuto nella scelta del prodotto più adatto alle sue esigenze.

Ulteriori informazioni sullo standard della casa passiva sono riportate nel capitolo Norme e regolamenti.

¹⁾ www.passiv.de
²⁾ W. Feist, R. Pfluger, B. Kaufmann, J. Schnieders, O. Kah: "Pacchetto di progettazione per case passive 2007 – Requisiti per case passive di qualità certificata", Passivhaus Institut, Darmstadt, giugno 2007.