Come eliminare i ponti termici dall’involucro edilizio

Capire come eliminare i ponti termici è di fondamentale importanza per garantire edifici efficienti, durevoli, ma soprattutto confortevoli e salubri per chi vi abita. 

I ponti termici in edilizia sono porzioni localizzate dell’involucro di un edificio in cui, rispetto alle componenti edilizie circostanti, si verifica una dispersione di calore particolarmente elevata. Un ponte termico rappresenta quindi una via di fuga privilegiata per il calore. Di solito questo avviene nei punti di raccordo fra elementi costruttivi diversi o in punti dove l’isolamento termico dell’edificio è interrotto o è più debole.

Fra i ponti termici che più frequentemente si possono osservare nei nostri edifici ci sono sicuramente quelli rappresentati dalla soletta in calcestruzzo dei balconi oppure dall’architrave delle finestre. Compito di un’edilizia di qualità è di risolvere il problema dei ponti termici con una progettazione ed esecuzione attenta fin nei minimi dettagli. Solo in questo modo si potranno garantire consumi energetici contenuti, lunga durata di vita all’edificio e ambienti di vita sani e confortevoli.

Cosa sono i ponti termici?

I ponti termici possono essere definiti come delle parti dell’involucro termico dove si hanno delle variazioni del flusso di calore e delle variazioni di temperatura rispetto alla situazione di flusso monodimensionale in regime stazionario.

L’ipotesi di flusso termico monodimensionale (flusso di calore perpendicolare alla superficie dell’elemento costruttivo) nella pratica costruttiva non sempre è verificata a causa dei seguenti fattori:

  • le pareti sono di dimensioni finite;
  • le pareti si articolano tra loro nello spazio tridimensionale per delimitare gli ambienti, formando angoli;
  • i diversi materiali costituenti ogni singola parete non sono posti secondo un’ordinata successione di strati, ma si intersecano tra loro anche in modi complessi, dettati dalle esigenze costruttive.

Nella realtà si creano quindi dei punti di discontinuità per i quali non si può più parlare di flusso di calore monodimensionale, ma bidimensionale e dove non si verificano salti repentini di temperatura superficiale, ma le variazioni di temperatura si distribuiscono in modo mediato. All’interno della parete si ha infatti una modifica curvilinea delle isoterme rispetto a un andamento rettilineo di una parete priva di discontinuità. La zona di parete interessata dal ponte termico non si limita quindi ai confini dell’elemento di discontinuità (ad esempio il pilastro in calcestruzzo in una parete in laterizio), ma coinvolge anche le parti limitrofe. Si parla quindi di “zona di ponte termico”.

Flusso monodimensionale perpendicolare alle superfici
Flusso monodimensionale perpendicolare alle superfici
Flusso monodimensionale teorico in presenza di discontinuità
Flusso monodimensionale teorico in presenza di discontinuità
Flusso bidimensionale reale in presenza di discontinuità
Flusso bidimensionale reale in presenza di discontinuità

La conseguenza della presenza di un ponte termico è sempre una concentrazione del flusso di calore: questo fenomeno fa abbassare le temperature superficiali interne nelle aree prossime al ponte termico e fa aumentare le perdite attraverso l’involucro, con conseguenti variazioni del bilancio termico.

È interessante e di immediata intuizione la descrizione grafica dell’andamento delle temperature superficiali interne. L’andamento curvilineo e convergente delle isoterme crea una concentrazione nel flusso termico in  corrispondenza della discontinuità.

I parametri che definiscono il flusso termico e le temperature superficiali in corrispondenza di un ponte termico non possono essere calcolati attraverso l’uso delle formule che normalmente si utilizzano per il flusso monodimensionale. Le misurazioni possono essere svolte attraverso calcoli teorici oppure misurazioni sperimentali.

eliminare i ponti termici
eliminare i ponti termici

Le diverse tipologie di ponte termico

Per capire come eliminare un ponte termico, è importante individuarne la causa. Il ponte termico individua una parte dell’involucro edilizio dove la resistenza termica, altrove uniforme, cambia in modo significativo. Questo può accadere per effetto di:

  • una discontinuità di materiali, ossia una compenetrazione totale o parziale di materiali con conduttività termica diversa nell’involucro edilizio;
  • una variazione dello spessore dell’involucro, ossia una discontinuità nell’isolamento;
  • una discontinuità geometrica, ossia differenze tra l’area della superficie disperdente sul lato interno e quella sul lato esterno, come avviene per esempio in corrispondenza degli angoli.

Nel primo caso, e se la compenetrazione interessa una superficie molto limitata, si parla di ponti termici puntuali: è il caso di chiodi o staffe di ancoraggio del cappotto isolante, flange di attacco dei balconi, ecc.

Quando la compenetrazione riguarda una superficie più ampia o nel caso di variazione dello spessore della costruzione si parla invece di ponti termici strutturali: è il caso dell’attacco cordolo/pareti, del muro sotto-finestra, della presenza di canne fumarie nelle pareti, ecc.

Nel terzo caso i ponti termici vengono invece definiti geometrici: la dispersione varia in questo caso in rapporto alla geometria dell’angolo (a due o tre dimensioni).

Tipologie di ponti termici
a) ponte termico causato dalla presenza del pilastro in calcestruzzo armato b) ponte termico causato dalla presenza di un cavedio tecnico c) ponte termico geometrico dovuto alla presenza di un pilastro d’angolo
Andamento delle temperature in un ponte termico geometrico tridimensionale
Andamento delle temperature in un ponte termico geometrico tridimensionale

Macro-effetti dei ponti termici

I ponti termici, rispetto a una qualsiasi struttura che ne è priva, producono due macro effetti:

  1. una variazione del flusso termico (incremento del flusso);
  2. una modifica della temperatura interna superficiale (diminuzione repentina della temperatura rispetto alla temperatura dell’aria interna).

Il primo effetto si può calcolare in modo preciso utilizzando metodi numerici agli elementi finiti o utilizzando metodi semplificati, che si basano sull’utilizzo del parametro della trasmittanza termica lineica.

Il secondo effetto può essere calcolato con l’uso del fattore di temperatura superficiale, per il quale devono essere note le condizioni termo-igrometriche di contorno e le resistenze termiche superficiali, funzione dei coefficienti radiativi, convettivi e della distribuzione delle temperature nell’ambiente considerato.

La trasmittanza termica lineica ψ

La trasmittanza termica lineica esprime il flusso termico disperso nelle zone singolari di ponte termico per metro di lunghezza e per una differenza di temperatura tra interno ed esterno di 1°K.

La termo-fisica ha tentato di dare una risposta matematica semplice a un problema di misurazione fisica complesso: le dispersioni di calore in presenza di ponte termico vengono calcolate come se ci si trovasse nell’ipotesi di parete con flusso di calore monodimensionale , al quale viene poi sommata la dispersione dovuta alla situazione bidimensionale innescata dal ponte termico. Quest’ultima viene calcolata non come effettivamente è, ma immaginando che questo flusso termico sia concentrato su di una linea: per questo si parla di trasmittanza termica lineica.

Il fattore di temperatura superficiale fRsi

Si tratta di un valore adimensionale che mette in relazione le diverse temperature superficiali interne di una parete alle temperature superficiali esterne per quella tipologia di ponte termico (nel caso complesso di più temperature ripartite in 3-dimensioni, si usa un fattore di ponderazione).

Fattore di temperatura superficiale f Rsi

Conseguenze dei ponti termici

Le conseguenze dovute alla presenza di ponti termici nell’involucro edilizio possono essere molteplici.

CONSEGUENZE ENERGETICHE

Dal punto di vista energetico la presenza di ponti termici negli edifici comporta maggiori perdite di calore attraverso l’involucro.

Se per un edificio poco o per nulla isolato (tipologia costruttiva tradizionale, telaio in calcestruzzo armato e muri di tamponamento in laterizio o muri monolitici in pietra), l’incidenza dei ponti termici si può valutare in un 10% delle dispersioni termiche globali, nello stesso edificio ma isolato, l’incidenza dei ponti termici non opportunamente corretti comporta delle dispersioni termiche che possono raggiungere il 20%-30% delle dispersioni termiche globali dell’involucro. I ponti termici sono dunque un considerevole punto debole del comportamento termico di un edificio e devono essere per questo sempre eliminati.

Ponte termico in corrispondenza del solaio del balcone
Ponte termico in corrispondenza del solaio del balcone
Ponti termici in corrispondenza dei balconi e dei cordoli dei solai
Ponti termici in corrispondenza dei balconi e dei cordoli dei solai

CONSEGUENZE IGIENICO-SANITARIE

Dal punto di vista igienico-sanitario le conseguenze si possono identificare nella situazione di discomfort che viene a crearsi per gli abitanti a causa della riduzione della temperatura superficiale interna rispetto alla temperatura media operante. Ciò provoca negli abitanti una sensazione di freddo anche se la temperatura dell’aria rimane a livelli di comfort. Nel caso di raffreddamento della superficie interna si possono raggiungere inoltre valori di temperatura vicini o inferiori alla temperatura di rugiada (in inverno per 20°C e umidità relativa di 70%, 80% è circa 14°C ): questo può causare fenomeni di condensa superficiale e conseguente possibile formazione di macchie e muffe.

Muffa in corrispondenza del raccordo serramento-parete
Muffa in corrispondenza del raccordo serramento-parete
Muffa in corrispondenza del pilastro d’angolo
Muffa in corrispondenza del pilastro d’angolo

CONSEGUENZE STRUTTURALI

Le conseguenze di tipo strutturale dovute alla presenza di un ponte termico sono invece legate alle repentine variazioni delle temperature all’interno dei nodi strutturali che possono provocare delle tensioni interne tali da degradare il materiale e provocarne possibili distacchi.

A cura della redazione dell’Agenzia CasaClima

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