I LATERIZI:EFFICIENZA ENERGETICA

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A. Catani © by Mondadori Education S.p.A. - MIlano

1. Aspetti relativi all’efficienza energetica dell’involucro edilizio

In riferimento all’efficienza energetica dell’involucro edilizio risulta importante approfon-dire alcuni aspetti riguardanti la scelta dei manufatti in laterizio destinati alle strutture

verticali opache perimetrali. Le strutture verticali opache possono avere collocazioneperimetrale o interna, funzione portante o di tamponamento o divisoria. Le diverse collo-cazioni e funzioni dettano prestazioni differenti della struttura verticale.

Quando la struttura verticale va a costituire l’involucro esterno dell’edificio, la prestazio-ne rilevante diventa la prestazione termica. I manufatti in laterizio, utilizzati per costrui-re l’involucro degli edifici, che meglio vanno a soddisfare le prestazioni termiche, sono iblocchi in laterizio alveolato. Sul mercato ne esistono molti tipi dalle caratteristichediversificate. Alcune considerazioni possono aiutare per orientarsi meglio nella scelta.

Se la muratura perimetrale svolge anche funzione portante, la prima scelta deve con-templare la valutazione dello spessore e la percentuale di foratura minima del bloccoprevisti dalla legislazione (spessore maggiore di 25 cm; percentuale di foratura inferioreal 45%). Lo spessore minimo richiesto per la resistenza meccanica, tuttavia, non è suffi-ciente a soddisfare le prestazioni energetiche di una muratura perimetrale, come richie-sto dalle normative vigenti (nazionale e regionale) relative all’efficienza energetica del-l’involucro dell’edificio: per tali spessori è necessario associare al blocco in laterizio

alveolato strati di materiale isolante di discreto spessore per arrivare a soddisfare irequisiti minimi e a costituire murature perimetrali composte. Se invece si vuole realiz-

zare una muratura perimetrale in laterizio alveolato monostrato è necessarioorientarsi verso manufatti di spessore decisamente superiore, di tipo ad incastro orettificato e utilizzare malte d’allettamento e/o d’intonaco termiche e/o associarle a stra-ti di piccolo spessore di isolante.

Il parametro di valutazione della prestazione termica di un materiale è il valoredella sua conducibilità termica λ, espressa in W/mK. Per materiali omogenei tale valo-re si può determinare sperimentalmente. I laterizi forati (e quindi anche i blocchi

alveolati) non possono essere considerati materiale omogeneo, a causa della pre-

senza dei vuoti d’aria dati dai fori: il parametro termico di valutazione è, in tal caso,il valore della conducibilità termica equivalente (λ

eq) dell’elemento, espressa in

W/mK, determinato con appositi criteri di calcolo e fornito dal produttore, che conside-ra la conducibilità dell’impasto e la sua riduzione data dalla foratura. Nei manufatti inlaterizio forato esso varia al variare della composizione chimico-fisica delle argille

d’impasto, della densità volumica espressa in kg/m3, delle caratteristiche geometri-

che e dimensionali dei fori.

Gli elementi in laterizio, però, non vengono assemblati tra loro a secco ma attraverso stra-

ti di malta, che ha una conducibilità termica maggiore del laterizio, per cui il datotermico della conducibilità, riferito all’elemento in laterizio, in realtà non è rappresentati-vo del muro: i giunti di malta vanno a peggiorare la prestazione termica del muro

rispetto a quella degli elementi in laterizio considerati singolarmente. Per questomotivo è necessario conoscere il valore della conducibilità termica equivalente (λ

eq)

della parete, costruita con l’elemento in oggetto e valutata in condizioni d’esercizio.

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Questo dato dovrebbe essere fornito dal produttore; in caso contrario deve essere calco-lato, considerando il tipo di malta e l’incidenza dei giunti in malta su un metro quadratodi parete. È necessario porre estrema attenzione nell’acquisizione dei dati della conduci-bilità termica equivalente e capire bene se il valore sia riferito a murature in condizio-

ni d’esercizio e complete di malta o semplicemente all’elemento in laterizio.

I valori di conducibilità termica sono comunque sempre riferiti a uno spessore unitario:quando si riferiscono a uno spessore dell’elemento e/o del muro sono espressi comeconduttanza C = λ

eq/s. La resistenza termica R = s/λ

eq, espressa in m2K/W, data dallo

spessore del manufatto rapportato al valore della sua conducibilità, può essere espressaanche attraverso il valore di conduttanza termica R = 1/C.

Alla luce di tali considerazioni le caratteristiche dei giunti che vanno a caratterizzarela posa in opera dei diversi manufatti presenti sul mercato e della malta utilizzata

vanno a costituire differenze significative nella prestazione termica della parete.L’incidenza peggiorativa dovuta alla presenza dei giunti di malta, infatti, può essereridotta utilizzando malta termica e/o utilizzando elementi a incastro, con malta solonegli strati orizzontali, o elementi rettificati, dove la malta è ridotta a un sottile stratocollante orizzontale, anziché utilizzare elementi in laterizio normali, che prevedono lamalta sia negli strati orizzontali sia verticalmente tra elemento ed elemento. I blocchi a

incastro hanno le facce verticali di contatto sagomate in modo da realizzare giunti verti-cali a secco. La malta è impiegata solo nell’allettamento oriz-zontale, riducendo i ponti termici dovuti alla presenza dellamalta, i suoi consumi e i tempi di posa (figg. 1-3).

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Fig. 1

Blocchi in laterizio porizzato con farina di legno, a incastro, con i relati-vi certificati ANAB-ICEA: a) microton, b) termofon.

Fig. 2

Blocco in laterizio alveolato, a in-castro, porizzato con farina di le-gno: porotherm bio; certificazio-ne volontaria dell’azienda relativaalla composizione e alla cessionedi eventuali sostanze nocive.

a) b)

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I blocchi rettificati hanno le superfici di appoggio, inferiori e superiori, rettificate concaratteristiche di precisa planarità e parallelismo tra loro. Questo permette di realizzaregiunti di malta molto sottili (1 mm anzichè i 10-12 convenzionali), con diminuzione deiponti termici dati dalla malta, dei suoi consumi, del tempo di posa; con aumento dellaresistenza a compressione della parete e della prestazione termica. La malta deve esse-re però speciale e stesa con rullo. La normativa vigente (DM 20 novembre 1987 eCircolare 30787 del 4 gennaio 1989) obbliga, per murature realizzate con tali caratteri-stiche, alla determinazione sperimentale in laboratorio da parte del produttore dellaresistenza caratteristica (fig. 4).

Un altro parametro rilevante per la valutazione delle prestazioni energetiche degli ele-menti per strutture verticali opache è la densità ρ, espressa in kg/m3, che, moltiplicataper lo spessore, fornisce il dato della massa superficiale, espressa in kg/m2. La carat-

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Fig. 3

Esempio di muro composto da monoblocco in laterizio porizzato con farina di legno, a incastro, con iso-lante in sughero espanso; certificazione ANAB-ICEA: Eurobrick, serie 5.

Fig. 4

Blocchi in laterizio porizzato confarina di legno, rettificati: PorothermBio Plan.

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teristica dei muri con valori di massa superficiale elevati è quella di avere un’elevata

inerzia termica: una consistente massa in grado di accumulare, attenuare, sfasare ilcalore assicurando un significativo contributo alla riduzione dei consumi energetici rela-tivi alla climatizzazione estiva e all’ottimizzazione di quelli invernali. In climi mediter-

ranei come il nostro, soluzioni costruttive massive in muratura, a grande inerzia termi-ca, associate e non a strati di isolamento termico contenuto, costituiscono ancora un’ef-ficace risposta rispetto ai sistemi costruttivi leggeri.

• In estate la massa accumula (cioè assorbe e trattiene) il calore esterno per un certolasso di tempo prima di rilasciarlo; rilasciandolo lentamente va a sfasare e attenuare ipicchi di calore diminuendo così la domanda di raffrescamento.

• In inverno la massa accumula il calore prodotto dal riscaldamento interno ed è ingrado di restituirlo nelle ore tardo-notturne.

Nei calcoli delle dispersioni dell’involucro il parametro considerato è la trasmittanza

U = 1/R, espressa in W/m2K, che non deve superare il valore limite fissato per le diver-se zone climatiche che caratterizzano il nostro territorio nazionale.

Nel calcolo della trasmittanza della parete progettata vengono considerate le resistenzedi tutti i componenti costituenti la parete: gli elementi a murare, ma anche gli strati diintonaco e gli eventuali altri strati e le resistenze adduttive superficiali interne ed ester-ne. La trasmittanza è l’inverso della resistenza totale, data dalla somma delle sin-

gole resistenze parziali di tutti i componenti della stratigrafia.

In tale calcolo la massa, la capacità termica dei materiali costituenti l’involucro, non vieneconsiderata, ma in realtà svolge una funzione termoregolatrice, che è importante non tra-scurare nei nostri climi a favore di un esclusivo isolamento dell’involucro. Strutture peri-metrali di pari trasmittanza ma progettate con differenti stratigrafie, in presenza o menodi componenti ad alta densità, solo apparentemente hanno lo stesso comportamento: inrealtà la presenza di materiali massivi con la loro inerzia termica permette di ridurre glieffetti delle escursioni termiche esterne. La normativa nazionale vigente, tuttavia,tiene conto del ruolo della massa prescrivendo, per tutte le zone climatiche (escluso F) –con valori medi mensili di irradianza, sul piano orizzontale, nel mese di massima insola-zione, maggiori di 290 W/m2 – valori di massa superficiali delle pareti opache maggiori a230 kg/m2. Normative regionali più restrittive prescrivono la valutazione del compor-tamento della parete in regime estivo attraverso la relativa verifica dell’attenuazione (osmorzamento) 1 e dello sfasamento 2 del flusso termico, che varia secondo leggi appros-simabili a sinusoidi definiti da un ampiezza e da una fase d’onda, fornendo indicatori pre-stazionali della struttura quale riferimento alla progettazione. Una prestazione di unastruttura viene considerata ottima quando lo sfasamento supera le 12 ore e il valore del-l’attenuazione di fase è inferiore a 0,15. Lo smorzamento e lo sfasamento sono dunque

i parametri attraverso cui è possibile valutare l’inerzia termica di una parete.

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1 Lo smorzamento è la capacità di una parete di attenuare l’ampiezza d’onda del flusso termico nel suo passaggiodall’ambiente esterno a quello interno; è data dal rapporto tra il valore dell’ampiezza dell’onda esterna e quello del-l’ampiezza dell’onda interna e produce una riduzione del valore della temperatura.2 Lo sfasamento è la capacità di una parete di creare una differenza di fase d’onda del flusso termico nel suo passag-gio dall’ambiente esterno a quello interno; è espressa in ore e produce un ritardo nel tempo degli effetti termici ester-ni. Se è priva di tale capacità in breve tempo la temperatura interna risente degli alti valori della temperatura esterna el’ambiente interno si surriscalda.

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Confronto delle prestazioni termiche di diverse pareti in laterizio

Elemento Spess. Densità Massa Cond. Condutt. Resist. Trasmitt.in laterizio superf. term. parete term. con

blocco parete parete intonacosenza int.

s ρ s ρ λeq C = λeq/s R = s/λeq U = 1/Rkg/m3 kg/m2 W/mK

Trimattone forato 25 1200 300 0,28 1,12 0,89 1,13normaleBlocco alveolato 25 – – 0,227 0,91 1,09 0,76PorotonBlocco alveolato 38 – – 0,20 0,53 1,87 0,48incastroMicrotonBlocco alveolato 38 800 304 0,185 0,48 2,05 0,444incastroTermofon gripBlocco alveolato 38 956 363 0,179 0,47 2,12 0,431incastroPorotherm BioBlocco alveolato 38 956 363 0,151 0,39 2,56 0,369incastro conmalta termicaPorotherm BioBlocco alveolato 38 873 332 0,14 0,36 2,71 0,34rettificatoPorothermBio PlanBlocco alveolato 45 931 418,9 0,154 0,34 2,46 0,32incastro conmalta termicaPorotherm BioBlocco alveolato 25 770 192,5 0,133 0,325 3,080 0,305incastro + (tot. 47)sughero 5 +tramezza 12Eurobrick serie 5

Dalla tabella si può rilevare come i valori della conducibilità termica equivalente delle diverse pare-ti in laterizio (riferiti a uno spessore unitario) e della conduttanza (che tengono conto dello spesso-re) possano variare al variare delle caratteristiche degli elementi in laterizio e della malta.Dalla valutazione dei valori della trasmittanza delle pareti (dove vengono considerate anche le resi-stenze degli strati di intonaco e le resistenze adduttive superficiali interne ed esterne) emerge che,per rientrare nei valori limite stabiliti dalla normativa vigente (1), per zone climatiche E, è necessa-rio usare blocchi alveolari a incastro rettificati di spessore cm 38 o blocchi a incastro normali, madi spessore cm 45 e con malta termica, oppure associare ai blocchi strati di isolante.

D.Lgs. 311 /2006 Il valore limite della trasmittanza termica per strutture opache verticali, dal 1° gennaio 2010, per lazona E è U = 0,34 W/m2K.