Protezione dall'umidità
I ponti termici causano un abbassamento della temperatura sulle superfici interne degli elementi costruttivi. Ciò comporta un aumento del rischio di formazione di muffa o addirittura di condensa.
Evitando i ponti termici è possibile prevenire questi fenomeni.
L'umidità negli edifici deriva dal tipo di utilizzo, ad esempio dalla cottura dei cibi o dall'uso del bagno. Può però essere causata anche dall'umidità che sale dal terreno.
Se l'umidità si accumula sulla superficie o all'interno dell'elemento costruttivo, possono insediarsi organismi come le muffe. La struttura dell'edificio può subire danni causati dal gelo e dalla corrosione. Inoltre, è prevedibile un deterioramento dell'isolamento termico e un conseguente aumento delle perdite di calore.
L'umidità dell'aria indica in generale la percentuale di vapore acqueo presente nella miscela d'aria (denominata «umidità assoluta»). La quantità di vapore acqueo contenuta nell'aria dipende (oltre che dalla pressione atmosferica) dalla temperatura. Maggiore è la temperatura, maggiore è la quantità di vapore acqueo che può essere trattenuta nell'aria.
Figura 8: Formazione della condensa sull'esempio di un metro cubo d'aria; un cubo riempito d'aria (a sinistra) contiene una certa quantità di vapore acqueo. Se si raffredda quest'aria, la quantità di vapore acqueo che può essere trattenuta diminuisce (a destra) e si forma la condensa.
Formazione di condensa sull'esempio di un metro cubo d'aria; uno spazio riempito d'aria (a destra) contiene una certa quantità di vapore acqueo. Se si raffredda quest'aria, la quantità di vapore acqueo che può essere trattenuta diminuisce (a sinistra) e si forma la condensa.
Come si può vedere nella figura, quando l'aria si raffredda, una parte del vapore acqueo in essa contenuto si condensa sotto forma di condensa. Si tratta di un problema tipico delle superfici fredde negli ambienti riscaldati. Inoltre, in presenza di elevata umidità dell'aria, sulle superfici fredde sussiste il rischio di formazione di muffa già prima che si verifichi la formazione di condensa. Per descrivere l'influenza del contenuto di umidità dell'aria su questi processi, si utilizza l'umidità relativa.
L'umidità relativa
L'umidità relativa dell'aria descrive, come valore percentuale, il grado di saturazione dell'aria con il vapore acqueo. In questo caso, il 100% di umidità relativa dell'aria corrisponde alla capacità massima dell'aria. Va notato che l'umidità relativa si riferisce alla temperatura prevalente. Poiché la quantità massima di vapore acqueo che l'aria può assorbire dipende dalla temperatura, a umidità assoluta costante, l'umidità relativa dell'aria varia al variare della temperatura. Se, ad esempio, si abbassa la temperatura dell'aria ambiente da 20 °C con un'umidità relativa del 50% a 18 °C, l'umidità relativa aumenta del 7%. Il motivo è che, al diminuire della temperatura, la quantità massima di vapore acqueo che l'aria può assorbire diminuisce.
Figura 9: Il diagramma di Carrier secondo la norma DIN 4108, noto anche come curva di saturazione, illustra la relazione tra il contenuto di vapore acqueo che l'aria può assorbire, l'umidità relativa dell'aria e la temperatura.
Il diagramma di Carrier secondo la norma DIN 4108, noto anche come curva di saturazione, illustra la relazione tra il contenuto di vapore acqueo assorbibile, l'umidità relativa dell'aria e la temperatura.
La formazione di condensa (in gergo: formazione di acqua di condensa) indica la condensazione dell'umidità sulle superfici fredde. In questo processo, la temperatura dello strato d'aria adiacente a un elemento costruttivo freddo diminuisce. Con l'abbassarsi della temperatura, la capacità dell'aria di trattenere l'umidità diminuisce. L'umidità contenuta nell'aria ambiente viene quindi rilasciata in forma liquida sulla superficie fredda: la condensa "si forma", vedi figura sopra. La temperatura limite a partire dalla quale si verifica questa situazione è denominata temperatura del punto di rugiada.
La temperatura del punto di rugiada dipende dalla temperatura dell'aria interna e dall'umidità dell'aria interna (vedi figura). Maggiore è l'umidità relativa nella stanza e maggiore è la temperatura dell'aria interna, più alta è la temperatura del punto di rugiada, ovvero più facilmente si forma la condensa sulle superfici più fredde.
Il clima interno tipico degli ambienti chiusi è in media di circa 20 °C e circa il 50% di umidità relativa. Ciò comporta una temperatura del punto di rugiada di 9,3 °C. In ambienti con un carico di umidità più elevato, come ad esempio il bagno, si raggiungono anche livelli di umidità superiori al 60%. Di conseguenza, la temperatura del punto di rugiada è più alta e aumenta il rischio di formazione di condensa. Ad esempio, con un'umidità dell'aria interna del 60%, la temperatura del punto di rugiada è già di 12,0 °C. La pendenza della curva nella figura mostra chiaramente questa forte dipendenza della temperatura del punto di rugiada dall'umidità dell'aria interna: anche piccoli aumenti dell'umidità dell'aria interna portano a un aumento significativo della temperatura del punto di rugiada dell'aria interna. Ciò comporta un notevole aumento del rischio di formazione di condensa sulle superfici fredde degli elementi costruttivi.
Figura 10: Dipendenza della temperatura del punto di rugiada dall'umidità e dalla temperatura dell'aria interna
Esempi: un armadio addossato a una parete esterna; l'umidità dell'aria può depositarsi tra la parete e l'armadio, poiché in questo punto il flusso d'aria è pressoché assente. Lo stesso può verificarsi con le tende, dietro le quali, in corrispondenza delle finestre, può formarsi della condensa.
Condensa all'interno degli elementi costruttivi
Con il metodo Glaser secondo la norma DIN 4108-3 è possibile determinare sia il rischio di formazione di condensa sia la quantità di condensa prevista.
Condizioni generali e limiti di applicazione: il metodo Glaser considera solo condizioni stazionarie. Ad esempio, non viene presa in considerazione l'influenza dell'umidità sulla conducibilità termica; l'analisi si riferisce solo all'osservazione delle interfacce tra i materiali da costruzione.
Dipendenza della temperatura del punto di rugiada dall'umidità e dalla temperatura dell'aria ambiente
Esempi: un armadio addossato a una parete esterna; l'umidità dell'aria tra la parete e l'armadio tende a condensarsi, poiché in questo punto la ventilazione è scarsa e quindi la temperatura dell'aria è ancora più bassa. Lo stesso può verificarsi con le tende, dietro le quali, in corrispondenza delle finestre, può formarsi della condensa.
Condensa all'interno degli elementi costruttivi
Con il metodo Glaser secondo la norma DIN 4108-3 è possibile determinare sia il rischio di formazione di condensa sia la quantità di condensa prevista.
Condizioni generali e limiti di applicazione: il metodo Glaser considera solo condizioni stazionarie. Ad esempio, non viene presa in considerazione l'influenza dell'umidità sulla conducibilità termica; l'analisi si riferisce solo all'osservazione delle interfacce tra i materiali da costruzione.
Il fattore di temperatura descrive la qualità isolante degli elementi costruttivi esterni ed è un parametro che consente di valutare il rischio di formazione di muffa in una struttura.
Il fattore di temperatura sul lato interno fRsi è definito come la differenza di temperatura tra la temperatura superficiale sul lato interno e la temperatura dell'aria esterna (θsi – θe) rapportata alla differenza di temperatura tra l'aria interna ed esterna (θi – θe):
Requisiti minimi secondo la norma DIN 4108-2
Il requisito minimo relativo al valore fRsi serve a prevenire danni alla struttura dell'edificio causati dalla formazione di muffa. A tal fine vale quanto segue:
fRsi ≥ 0,70
È possibile realizzare ponti termici conformi alla norma DIN 4108, allegato 2, oppure è necessario dimostrare un valore fRsi ≥ 0,7 nel punto più sfavorevole della costruzione. La dimostrazione avviene tramite un catalogo dei ponti termici o deve essere calcolata numericamente.
Il valore fRsi è un valore relativo e presenta quindi il vantaggio di dipendere solo dalla struttura del ponte termico e non, come θsi, dalle temperature dell'aria esterna e interna ipotizzate. Il fattore di temperatura ha il valore f=1 quando la temperatura superficiale minima sul lato interno θmin corrisponde alla temperatura dell'aria interna e f=0 quando corrisponde alla temperatura dell'aria esterna (vedi figura).
Figura 12: Definizione del valore fRsi
Per la definizione del valore fRsi
La temperatura superficiale sul lato ambiente θsi fornisce informazioni sulla conducibilità termica di un elemento costruttivo. Se la temperatura superficiale sul lato ambiente risulta bassa nonostante le elevate temperature interne, se ne può dedurre che attraverso l'elemento costruttivo viene trasferita all'esterno una notevole quantità di energia termica.
Le temperature superficiali più basse si verificano in corrispondenza dei ponti termici, pertanto in questo contesto si parla anche di temperatura superficiale minima θsi,min. Il valore della temperatura superficiale minima è determinante per stabilire se su un ponte termico si formerà condensa o muffa. La temperatura superficiale minima è quindi un parametro indicativo degli effetti di un ponte termico in termini di umidità. θsi,min dipende quindi direttamente dalla struttura costruttiva di un ponte termico (geometrie e conducibilità termica dei materiali che lo compongono).
L'umidità relativa necessaria alla proliferazione della muffa sulle superfici degli elementi costruttivi si raggiunge già a partire dall'80%.
Ciò significa che la muffa si formerà sulle superfici fredde degli elementi costruttivi quando la superficie dell'elemento è sufficientemente fredda da far sì che nello strato d'aria direttamente adiacente si stabilisca un'umidità dell'80%. La temperatura alla quale ciò si verifica è la cosiddetta "temperatura di formazione della muffa" θS. La crescita della muffa si verifica quindi già a temperature superiori alla temperatura del punto di rugiada.
Per un clima interno di 20 °C e 50% di umidità relativa, la temperatura di formazione della muffa è di 12,6 °C (vedi figura), ovvero 3,3 °C superiore alla temperatura del punto di rugiada (vedi figura sopra). Pertanto, per evitare danni agli edifici causati dalla formazione di muffa, è determinante la temperatura di formazione della muffa. Di conseguenza, le temperature superficiali devono essere superiori alla temperatura di formazione della muffa. (Requisito della norma DIN 4108-2 con condizioni al contorno: temperatura esterna: -5 °C / temperatura interna: +20 °C). Se, ad esempio, l'aria interna a 20 °C presenta un'umidità relativa del 60%, la temperatura di formazione della muffa è già di 15,3 °C.
Figura 11: Dipendenza della temperatura di proliferazione delle muffe dall'umidità e dalla temperatura dell'aria interna
Sintesi:
Non è sufficiente che le superfici interne siano più calde della temperatura del punto di rugiada dell'aria interna: le temperature superficiali devono anche essere superiori alla temperatura di crescita della muffa!
Un'umidità relativa dell'aria sulle superfici degli elementi costruttivi pari o superiore all'80% favorisce notevolmente la formazione di muffa. Per una temperatura interna standard di 20 °C e un'umidità relativa del 50%, tale valore viene raggiunto con una temperatura della superficie interna di 12,6 °C.
θmin ≥ 12,6 °C
Frequenti problemi di formazione di muffa si verificano nella ristrutturazione di edifici esistenti. Nella maggior parte dei casi, le vecchie finestre causano elevate perdite di calore. Di conseguenza, in questi punti si raggiungono temperature superficiali particolarmente basse. La formazione di condensa sui vetri delle finestre è quindi un fenomeno frequente. Se durante gli interventi di ristrutturazione vengono sostituite le finestre, le temperature superficiali aumentano e, grazie alla maggiore tenuta dei nuovi intradossi, aumenta anche l'umidità relativa dell'aria. Di conseguenza, la formazione di muffa può verificarsi già a temperature superficiali superiori a 12,6 °C. Ciò può essere evitato solo mediante una ventilazione regolare.
Dipendenza della temperatura di formazione della muffa dall'umidità e dalla temperatura dell'aria interna
Sintesi:
Non è sufficiente che le superfici interne siano più calde della temperatura del punto di rugiada dell'aria interna: le temperature superficiali devono anche essere superiori alla temperatura di crescita della muffa!
Un'umidità relativa dell'aria sulle superfici degli elementi costruttivi pari o superiore all'80% favorisce notevolmente la formazione di muffa. Per una temperatura interna standard di 20 °C e un'umidità relativa del 50%, tale valore viene raggiunto con una temperatura della superficie interna di 12,6 °C.
θmin ≥ 12,6 °C
Frequenti problemi di formazione di muffa si verificano nella ristrutturazione di edifici storici. Nella maggior parte dei casi, le vecchie finestre causano elevate perdite di calore. Di conseguenza, in questi punti si raggiungono temperature superficiali particolarmente basse. La formazione di condensa sui vetri delle finestre è quindi un fenomeno frequente. Se durante gli interventi di ristrutturazione si sostituiscono le finestre, le temperature superficiali aumentano, ma a causa della maggiore tenuta dei nuovi intradossi delle finestre aumenta anche l'umidità relativa dell'aria. Di conseguenza, la formazione di muffa può verificarsi già a temperature superficiali superiori a 12,6 °C.
