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Questo articolo tratta la tematica dei danni legati al rischio di formazione di condensazione interstiziale e dei metodi di verifica progettuale impiegabili nel caso di risanamento energetico mediante coibentazione interna.

La pianificazione di un intervento di risanamento energetico di un edificio esistente pone diverse problematiche e, accanto al comportamento termico e alle considerazioni sul fabbisogno di energia per il riscaldamento, è necessario prestare attenzione anche al comportamento igrometrico.

Una problematica ricorrente nella progettazione di un intervento di risanamento interno è l’interpretazione dei risultati delle verifiche termoigrometriche. In questo caso, oltre a una progettazione dettagliata delle stratigrafie, è indispensabile una valutazione igrometrica corretta al fine di evitare che un elevato contenuto di umidità negli strati possa portare a lungo termine a conseguenze sia in termini di degrado delle strutture che di salubrità.

A cura dell’Agenzia CasaClima.

La coibentazione interna contro i danni da umidità negli edifici

Le cause di deterioramento degli edifici sono condizioni ambientali che agiscono sugli elementi costruttivi e che portano, a breve o lungo termine, al degrado funzionale, strutturale o estetico degli stessi. Secondo un rapporto pubblicato dall’Istituto di ricerca edile di Hannover (Institut für Bauforschung e.V. Hannover), che ha indagato le cause dei danni negli edifici esistenti, l’umidità rappresenta la fonte più frequente di degrado (48,3% dei casi).

Fattori di origine dei danni da umidità:

  • materiali inadeguati
  • umidità da costruzione
  • difetti nell’impermeabilizzazione
  • infiltrazione e risalita capillare attraverso i componenti edilizi
  • condensazione superficiale
  • condensazione interstiziale.

Conseguenze dei danni da umidità:

  • minore capacità di isolamento termico
  • marcescenza e corrosione
  • effetti di dilatazione e ritiro
  • formazione di funghi e muffa
  • degrado estetico
  • indebolimento della funzione portante delle strutture.

Sanare situazioni preesistenti di degrado della struttura causate dall’umidità è proprio uno degli obiettivi degli interventi di risanamento. Tuttavia, è fondamentale anche assicurarsi che le misure individuate garantiscano la durabilità dell’intervento e che non siano esse stesse causa dell’instaurarsi di fenomeni di condensazione.

Metodi di coibentazione interna per il risanamento energetico

L’intervento di risanamento termico mediante coibentazione interna è un metodo che può essere impiegato nei casi in cui non sia possibile utilizzare un sistema di isolamento termico applicato sulle facciate esterne dell’edificio esistente. Può essere il caso degli edifici con prospetti tutelati dalla sovrintendenza per i beni monumentali, della presenza di vincoli urbanistici per il rispetto delle distanze minime tra edifici oppure di un intervento che riguarda solo una singola unità abitativa in un complesso plurifamiliare.

Date le difficoltà tecniche di porre in opera l’intervento e le serie conseguenze in caso di errori di valutazione o posa (formazione di muffa e degrado dei materiali delle stratigrafie), l’uso di un sistema di coibentazione applicato all’interno deve essere soppesato con molta attenzione. Qualora tuttavia non sia fattibile eseguire l’intervento dall’esterno, è possibile intervenire dall’interno con una delle seguenti soluzioni tecniche:

Impiego di un materiale isolante igroscopico senza utilizzo di teli

Si tratta di materiali isolanti con elevata igroscopicità e discreta traspirabilità (fibra di legno, calcestruzzo cellulare autoclavato, etc.) che hanno la capacità di assorbire una parte dell’umidità presente nell’aria durante il periodo invernale e di cederla di nuovo all’ambiente durante il periodo estivo.

Applicazione di un pannello di materiale termoisolante e di una barriera al vapore sul lato caldo

Nel periodo invernale, un telo con elevata resistenza alla diffusione del vapore (SD > 100 m), può minimizzare il trasporto di vapore per diffusione dall’interno verso l’esterno e quindi permettere che i materiali rimangano asciutti e integri.

Applicazione di un pannello di materiale termoisolante traspirante e di un freno al vapore igrovariabile sul lato caldo

Il telo igrovariabile ha la proprietà di modulare il comportamento nei confronti del passaggio del vapore in relazione all’umidità: d’inverno la permeabilità al vapore della guaina decresce in modo da proteggere i materiali retrostanti, mentre d’estate l’aumento della traspirabilità permette ai materiali di asciugarsi verso l’interno.

Utilizzo di un pannello di materiale coibente che funga da “barriera al vapore”

Si tratta di pannelli di materiale termoisolante con un elevato valore di resistenza al passaggio di vapore e un’elevata resistenza all’umidità, come il vetro cellulare.

Ognuna delle tecniche di intervento presenta dei vantaggi ma anche delle problematiche che è bene tenere in considerazione al momento della scelta.

In particolare, la verifica della condensazione interstiziale rappresenta un aspetto che deve essere indagato con attenzione per evitare di dare la preferenza a soluzioni che in via teorica rispettano i criteri di verifica, ma che in pratica potrebbero dare luogo a serie criticità.

Bisogna tenere in considerazione infatti che la maggior parte dei danni nelle costruzioni (38,5%) è da ricondurre non tanto a valutazione scorrette nella fase di progettazione, ma agli errori di esecuzione e installazione (Balak, Rosenberger, Stienbrecher – 1. Österreichisches Bauschadensbericht – Zusammenfassung).

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In particolare, la corretta posa di una barriera al vapore sul lato caldo dell’isolante risulta essere una delle lavorazioni più difficoltose da eseguire, anche perché un buon lavoro del posatore potrebbe essere compromesso dagli interventi degli installatori degli impianti elettrici e idraulici o dall’utilizzo dell’utente.

È necessario ricordare sempre che il rischio di un’esecuzione non corretta è molto elevato e che il compito del progettista è quello, non solo di trovare una soluzione tecnica che soddisfi le normative vigenti, ma anche di riuscire a minimizzare la possibilità di errore durante la fase di esecuzione.

Coibentazione interna: la verifica della condensazione interstiziale

La condensazione interstiziale è un fenomeno che può manifestarsi a causa di una progettazione scorretta o di difetti più o meno estesi della tenuta all’aria dell’involucro dovuti a errori di posa. Il fenomeno viene ricondotto ai meccanismi di trasporto del vapore nelle stratigrafie dell’involucro edilizio:

  • diffusione del vapore: trasporto di umidità dovuto al gradiente di pressione parziale di vapore, in funzione di temperatura e umidità relativa
  • convezione del vapore: trasporto di umidità dovuto a un gradiente di pressione nell’aria attraverso le fughe e le fessure presenti nelle stratigrafie.

Questi meccanismi di trasporto riguardano quantità di vapore di diversa entità.

La diffusione del vapore attraverso l’involucro edilizio contribuisce poco infatti allo smaltimento del vapore prodotto e, se la tenuta all’aria degli elementi costruttivi è eseguita correttamente, solamente una piccolissima parte dell’umidità può diffondersi attraverso i materiali dell’involucro, pari a circa il 2% di tutto il volume di vapore prodotto nell’ambiente.

I flussi convettivi legati al meccanismo della convezione possono invece provocare l’ingresso di un’incontrollata quantità di aria umida nelle stratigrafie, anche centinaia di volte maggiore, e dare luogo a danni consistenti.

Il modello della norma considera che in condizioni di regime stazionario, con temperature esterna e interna mensili costanti, per compensare il gradiente di pressione, si instauri un meccanismo di diffusione del vapore attraverso l’elemento edilizio.

Tale flusso di vapore, proporzionale alla differenza di pressione di vapore e alla permeabilità dei materiali della stratigrafia, è descritto dalla legge di Fick, una funzione analoga a quella della legge di Fourier per il flusso di calore.

Il trasporto di umidità avviene dall’interno verso l’esterno durante la stagione di riscaldamento, quando negli ambienti interni la pressione di vapore è maggiore rispetto a quella esterna. Nella stagione estiva il flusso si può invertire e il trasporto avviene dall’esterno verso l’interno degli ambienti.

La verifica prevede un bilancio dei flussi di vapore su base mensile, ipotizzando che l’umidità di costruzione si sia asciugata. Per ogni mese considera che vi sia formazione di condensa negli strati ogni volta che la pressione di vapore supera la pressione di saturazione.

Dato che dal 1° ottobre 2015 è in vigore il DM 26.06.2015, nel caso in cui vi sia un solo punto di condensa nel corso dell’anno, la soluzione progettuale non può essere accettata. Il decreto stabilisce che

nel caso di intervento che riguardi le strutture opache delimitanti il volume climatizzato verso l’esterno, si proceda in conformità alla normativa tecnica vigente (UNI EN ISO 13788) alla verifica dell’assenza di condensazioni interstiziali.

Criticità

Applicando la verifica igrometrica proposta dalla UNI EN ISO 13788:2013 alle possibili soluzioni tecniche di intervento di risanamento interno emergono anche altre criticità.

Mentre nel caso di coibentazione termica esterna, la verifica risulta in molti casi soddisfatta perché l’interfaccia tra parete esistente e isolamento interno si trova “sul lato caldo” dell’isolante, per la verifica degli interventi di coibentazione interna il metodo di valutazione non è sempre adeguato.

In questo caso, è necessario essere consapevoli che il metodo proposto dalla UNI EN ISO 13788:2013 può sovrastimare il rischio di formazione di condensa interstiziale. Come viene appunto enunciato nella norma

a causa delle molteplici fonti di errore, questo metodo risulta meno adatto per alcuni componenti edilizi e per alcuni climi … trascurare il moto dell’umidità in fase liquida in genere dà origine a una sovrastima del rischio di condensazione interstiziale.

Processi di trasporto dell'umidità nei materiali porosi

Nella figura è esemplificata la rappresentazione del trasporto di umidità in un capillare in cui si può osservare che, mentre la diffusione di vapore avviene in funzione del gradiente di pressione di vapore, il trasporto di liquido è determinato dal gradiente di umidità relativa e si muove in verso contrario.

Se il materiale è asciutto o non igroscopico, il vapore si diffonde in dipendenza del gradiente di pressione di vapore dall’interno verso l’esterno. Se invece il materiale contiene sufficiente umidità, il film assorbito sulle pareti dei pori si può muovere e, oltre alla diffusione, si manifesta anche il fenomeno della diffusione superficiale, che avviene da ambiti a maggiore a minore concentrazione di acqua.

Nel caso di presenza nel materiale di umidità in quantità così elevata da entrare in campo ultra-igroscopico (per esempio in caso di pioggia battente), i pori si riempiono e inizia la conduzione capillare, la forma più efficiente di trasporto di umidità. La forza movente è detta depressione capillare ed è causata dalla tensione superficiale dell’acqua sulla superficie del menisco al limite tra l’aria nei pori e l’acqua.

Un altro aspetto non trascurabile è che la maggior parte degli usuali materiali edili hanno sempre una certa capacità di assorbire l’acqua che tampona le variazioni di umidità relativa nella parete. Se con determinate condizioni al contorno la verifica di Glaser porterebbe immediatamente alla formazione di condensa, nella realtà grazie alle caratteristiche di igroscopicità dei materiali in molti casi non si verifica alcuna condensa.

Confronto tra i modelli di calcolo delle norme

Conclusioni

Finora la verifica del bilancio di umidità negli elementi costruttivi si è basata prevalentemente sul metodo proposto dalla UNI EN ISO 13788:2013, tenendo in considerazione il solo trasporto per diffusione del vapore. Il modello di calcolo non considera né il trasporto per capillarità, né la capacità di assorbimento dei materiali igroscopici, né le reali condizioni climatiche.

Questi strumenti normativi, diffusi nella pratica progettuale, non possono essere oggi considerati lo stato dell’arte per la corretta progettazione di un intervento di miglioramento delle prestazioni energetiche di un componente edilizio esistente.

L’utilizzo del modello di valutazione avanzato proposto dalla norma UNI EN 15026:2008 e di sistemi di simulazione numerica instazionaria permettono di pianificare un intervento di risanamento energetico con coibentazione interna garantendo le prestazioni energetiche richieste, la durabilità dei materiali e la salubrità.

I limiti maggiori per la diffusione di questo modello di calcolo sono attualmente rappresentati dalla difficoltà di reperire i valori caratteristici dei materiali e i dati climatici orari necessari per le simulazioni.

Il progettista deve inoltre saper effettuare un’interpretazione corretta dei risultati e ha quindi una maggiore responsabilità perché, oltre a scegliere materiali e condizioni al contorno adeguate, deve avere, di volta in volta, la competenza per valutare l’applicabilità della soluzione progettuale.

Scopri anche come impermeabilizzare a partire dalle fondamenta.

Fonti

Balak, Rosenberger, Steinbrecher – 1. Österreichisches Bauschadensbericht – Zusammenfassung

Rizkallah, Achmus, Kaiser – Bauschäden beim Bauem im Bestand – Schadensursachen und Schadensvermeidung – Institut für Bauforschung e.V. Hannover

A cura di Ing. Martina Demattio e Peter Erlacher, relatore CasaClima e docente presso l’Università de La Sapienza di Roma e la Libera Università di Bolzano sul tema “Riqualificazione energetica edifici esistenti”.

Articolo tratto dalla Rivista CasaClima_DueGradi

Agenzia CasaClima


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