Ottimizzazione tecnico-economica dei Sistemi di Parete in Muratura

Le normative per il risparmio energetico, la classificazione acustica degli edifici, l’attenzione verso la sostenibilità ambientale e le difficoltà in cui versa il mercato dell’edilizia rendono necessaria un’approfondita conoscenza delle tecniche costruttive per una stima accurata delle prestazioni offerte dagli elementi tecnici e dei costi da sostenere per la loro realizzazione.

 

Molteplici sono i requisiti ai quali l’involucro edilizio deve rispondere; risulta quindi necessario valutare contemporaneamente più aspetti che permettano di scegliere la soluzione che meglio soddisfi le esigenze del progetto.

 

Esaminando i prodotti presenti sul mercato, possono essere realizzate diverse soluzioni tecniche di parete perimetrale verticale, per le quali è possibile stimare le prestazioni e individuare un metodo di valutazione economica.

 

Le configurazioni più diffuse, oggetto della seguente analisi, sono la parete monostrato a isolamento diffuso, la parete con isolamento esterno continuo e la parete doppia con intercapedine isolata. Le diverse soluzioni sono ottenute facendo variare alcuni parametri, quali la tipologia e lo spessore del supporto impiegato, dell’isolante, della malta e dell’intonaco. In particolare, è previsto che il supporto sia realizzato con blocchi in laterizio, blocchi in calcestruzzo aerato autoclavato e blocchi cassero in legno cemento.

 

A seconda del materiale usato per realizzare il supporto, sono poi selezionate malte di allettamento diverse: malte tradizionali (λ=0,6÷0,9W/(mK), sgiunto=1,2÷1,3cm) e malte termiche (λ=0,2÷0,3W/(mK), sgiunto=1,2÷1,3cm) per blocchi in laterizio porizzato, collanti (λ=0,3÷0,5W/(mK), sgiunto=0,2÷0,3cm) per blocchi rettificati in laterizio e blocchi in calcestruzzo cellulare autoclavato; per blocchi cassero in legno cemento è prevista una posa a secco.

 

Gli isolanti scelti sono poliuretano, polistirene espanso sinterizzato, fibre vegetali di kenaf, sughero espanso autocollato, lana di roccia lamellare, silicato di calcio idrato e fibre di legno di spessore variabile tra 6 cm, 12 cm e 16 cm (ad eccezione di alcuni casi in cui lo spessore usato è 5 cm o 10, non essendo disponibili a catalogo gli spessori fissati) per le pareti a cappotto. Si usa invece poliuretano, polistirene espanso sinterizzato e grafite, lana di vetro, lana di roccia, poliestere, fibra di cellulosa, sughero espanso e vetro cellullare con uno spessore di 4 cm, 8 cm e 12 cm per le pareti doppie.

 

Anche gli intonaci usati variano a seconda del supporto: con i blocchi in laterizio è usato l’intonaco tradizionale (λ=0,54W/(mK), s=1,5cm) all’interno e all’esterno, considerando inoltre l’utilizzo dell’intonaco termico (λ=0,08W/(mK), s=3,0cm) all’esterno; con i blocchi in calcestruzzo cellulare autoclavato e legno cemento, è usato lo stesso intonaco sia all’interno che all’esterno (λ=0,50W/(mK), s=1,5cm).

 

Per ciascuna soluzione tecnica, sono valutati la resistenza termica, il potere fonoisolante, l’impatto ambientale e il costo. Come detto, il progetto è un compromesso di scelte diverse a seconda dei requisiti ai quali rispondere. In questo studio, ai fini dell’ottimizzazione tecnico-economica (e, quindi, ai fini dell’individuazione delle soluzioni tecniche più performanti al costo minore), è data maggiore importanza alla resistenza termica e al costo. Ciononostante, per effettuare una scelta consapevole, è necessario conoscere il comportamento prestazionale ed il profilo economico di ciascuna configurazione considerata.

 

I valori di resistenza termica sono rappresentati in ordine crescente, il prezzo è invece in ordine decrescente; in questo modo, i punti vicini all’origine corrispondono a prestazioni peggiori, mentre le soluzioni da preferire sono quelle più lontane dall’origine (figura 1 – l’immagine ingrandita è disponibile nella gallery).

 

Tutte le soluzioni tecniche analizzate, per essere confrontate, sono rappresentate su diagrammi in cui si relazionano resistenza termica e prezzo

 

Dal confronto delle diverse soluzioni in sezione corrente, risulta che le pareti con isolamento in intercapedine sono le soluzioni tecniche con un minor costo, ma anche con una minore resistenza termica, pur avendo un buon potere fonoisolante. Con le soluzioni monostrato si riescono a raggiungere valori molto buoni dal punto di vista termico, ad un prezzo elevato. Per quanto riguarda le soluzioni con isolamento esterno, il prezzo aumenta molto più velocemente del miglioramento termico corrispondente. La soluzione a cappotto è comunque la preferita a livello di cantiere, grazie alla facile posa in opera e soprattutto grazie alla possibilità di non dover correggere i ponti termici.

 

Considerando poi la messa a sistema delle soluzioni costruttive, è valutata l’incidenza di alcuni dettagli (nodo parete-pilastro e nodo parete-solaio). L’analisi delle prestazioni di un metro quadrato di parete, infatti, non sempre è significativa, poiché i risultati ottenuti si discostano significativamente dalla situazione reale, dove i dettagli incidono notevolmente. Considerando i ponti termici sviluppati in prossimità dei principali nodi costruttivi di una facciata standard, si mostra come la resistenza termica si riduca e subentri un costo aggiuntivo per la correzione del dettaglio (figura 2 – l’immagine ingrandita è disponibile nella gallery).

 

Si mostra come la resistenza termica si riduca e subentri un costo aggiuntivo per la correzione del dettaglio

 

Considerando la correzione del ponte termico in corrispondenza del solaio, si prevede di inserire un frontalino di spessore 4 cm, 8 cm e 12 cm con una conduttività di 0,040 W/(mK) (EPS) e 0,10 W/(mK) (legno-magnesite).

 

Il nodo del pilastro è invece corretto inserendo un frontalino esterno di spessore 4 cm, 8 cm e 12 cm e conduttività 0,040 W/(mK) e 0,01 W/(mK) oppure creando una gabbia di isolante di spessore 4 cm e conduttività 0,040 W/(mK) intorno al pilastro.

 

Nel caso di pareti monostrato, se non si correggono i dettagli della trave e del pilastro, la riduzione della resistenza termica arriva al 60%. L’ottimizzazione tecnico-economica porta a valorizzare il frontalino in EPS e a scartare le soluzioni in cui si prevede di inserire un frontalino di legno-magnesite, a causa del suo elevato costo a fronte di una ridotta conduttività termica. Inoltre, a parità di incidenza economica, conviene introdurre un frontalino da 8 cm o 12 cm in EPS piuttosto che casserare il pilastro e inserire l’isolante su tutti i lati, poiché è notevole l’incidenza della manodopera (figura 3 – l’immagine ingrandita è disponibile nella gallery).

A parità di incidenza economica, conviene introdurre un frontalino da 8 cm o 12 cm in EPS piuttosto che casserare il pilastro e inserire l'isolante su tutti i lati, poiché è notevole l'incidenza della manodopera

 

Per la configurazione di parete a cappotto, pur non correggendo il ponte termico, la riduzione della resistenza è modesta (fino al 13%). Nel caso in cui si inserisca un frontalino in EPS di 4 cm sia sulla trave che sul pilastro, la riduzione della resistenza arriva al 7% a fronte di un aumento di costo del 3%.

 

Per la configurazione di parete con isolamento in intercapedine, è stato considerato sia il caso in cui l’isolate è interrotto in corrispondenza della struttura portante, sia il caso in cui esso corre continuo. Avere uno strato di isolante che copre la struttura portante comporta un aumento del prezzo del 10%, ma permette di ottenere resistenze molto alte. Al contrario, se si interrompono i paramenti e l’isolante in corrispondenza di travi e pilastri, il ponte termico che si crea è importante; inserendo un frontalino o creando una gabbia di isolante che fodera il pilastro, il costo a metro quadrato di parete aumenta del 7÷10%, ma la resistenza è comunque ridotta del 15% nel caso di pareti poco isolate e del 40% quando aumenta lo spessore dell’isolamento in intercapedine.

 

In conclusione, per le soluzioni di parete monostrato i risultati migliori si ottengono quando si inserisce il frontalino in EPS di diversi spessori; le altre correzioni incidono in maniera eccessiva dal punto di vista economico senza apportare benefici sostanziali dal punto di vista termico.

 

Nel caso di pareti con isolamento a cappotto, quando non si inserisce il frontalino si ha un peggioramento della resistenza del 6÷10%; inserire invece uno strato ulteriore di isolante in corrispondenza della struttura portante comporta una riduzione della resistenza del 3÷7% e un aumento del prezzo del 3%.

 

Per le pareti con isolamento in intercapedine, non è consigliato inserire il frontalino in legno-magnesite, che incide economicamente, ma non termicamente. La soluzione migliore, soprattutto dal punto di vista termico, prevede la presenza di un isolamento che corre continuo all’esterno della struttura portante (grazie all’inserimento di un giunto isolante che garantisce il taglio termico).

 

È importante quindi sottolineare come la prestazione di una parete possa essere peggiorata a causa di una scarsa attenzione nel progettare i dettagli. Sarebbe inutile, quindi, investire nell’utilizzo di prodotti ad alte prestazioni e non controllare i ponti termici, poiché, come visto, bastano piccoli incrementi di prezzo per correggere, almeno parzialmente, i punti deboli della struttura. Ad esempio, una parete monostrato che in sezione corrente ha una resistenza pari a circa 7,50 m2K/W arriva ad avere una resistenza di 3,50 m2K/W se si trascurano i dettagli del solaio e del pilastro; incrementando del 7% l’investimento economico, si riesce a raggiungere una resistenza di 5,75 m2K/W.

 

È opportuno ricordare che nell’analisi non è stata considerata l’incidenza del ponte termico del serramento, che andrebbe ulteriormente a peggiorare il comportamento della soluzione tecnica, oltre ad incrementarne il prezzo.

 

Articolo di Daniela Pasini, ingegnere edile e assegnista di ricerca al Politecnico di Milano

 

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