COME DETERMINARE LA PROPRIA ZONA CLIMATICA

La determinazione della zona climatica dell’Ucraina è disciplinata dalle norme edilizie, in particolare dalla ДБН В.2.6-31:2016 ‘Isolamento termico degli edifici’. Questo documento suddivide il territorio del paese in due zone climatiche, sulla base delle temperature esterne di progetto, della durata del periodo di riscaldamento e della temperatura media durante tale periodo. La Zona 1 comprende la maggior parte del territorio con un clima più freddo, mentre la Zona 2 include le regioni meridionali e la Transcarpazia, caratterizzate da condizioni più miti.

Tuttavia, per una progettazione ingegneristica più precisa, specialmente nello sviluppo di edifici con elevati requisiti di efficienza energetica, è necessario utilizzare dati più dettagliati. Tra questi vi sono gli indicatori dei gradi-giorno del periodo di riscaldamento (HDD – Heating Degree Days) e del periodo di raffrescamento (CDD – Cooling Degree Days). Ad esempio, per Kyiv il valore medio di HDD è di circa 4000-4200 °C·giorno, il che indica un notevole fabbisogno di riscaldamento, mentre per Odessa questo indicatore può essere compreso tra 3000-3200 °C·giorno. Le classificazioni internazionali, come la classificazione climatica di Köppen-Geiger, propongono un approccio più granulare, suddividendo il mondo in cinque gruppi climatici principali con ulteriori sottodivisioni. Sebbene non sia normativa per l’Ucraina, la comprensione di questi sistemi amplia l’approccio esperto alla progettazione, permettendo di considerare fattori come le precipitazioni, la radiazione solare e i venti prevalenti, che la ДБН non dettaglia.

L’uso di questi dati nella fase di progettazione delle fondazioni, ad esempio, permette di calcolare correttamente la profondità di posa e il tipo di isolamento termico per ridurre al minimo le dispersioni di calore attraverso il terreno e prevenire il rigonfiamento da gelo, particolarmente rilevante per i terreni con elevato contenuto di argilla e particelle limose nelle regioni settentrionali dell’Ucraina. L’analisi dei carichi del vento, che fa parte anch’essa della valutazione climatica, è fondamentale per il calcolo della resistenza delle strutture e dell’efficienza degli impianti di ventilazione, specialmente per edifici alti o strutture aperte. Dati meteorologici dettagliati, come velocità e direzione del vento, temperatura e umidità, sono disponibili da banche dati climatiche specializzate (ad esempio ASHRAE, Meteonorm) e sono indispensabili per una modellazione accurata del consumo energetico degli edifici.

Le tecnologie di modellazione informativa degli edifici (BIM) sono uno strumento chiave per l’uso efficace dei dati climatici nell’attività progettuale. Grazie al BIM, architetti e ingegneri possono integrare informazioni dettagliate sulla zona climatica direttamente nel modello digitale dell’edificio, permettendo un’analisi e un’ottimizzazione complete già nelle fasi iniziali.

Le moderne piattaforme BIM, come Autodesk Revit, ArchiCAD o Solibri, dispongono di funzioni per collegare il progetto a coordinate geografiche e accedere a banche dati meteorologiche. Questo permette di calcolare automaticamente i carichi solari, gli effetti d’ombra, nonché di modellare il comportamento termico dell’edificio durante l’anno. Gli strumenti di analisi energetica integrati nel BIM (ad esempio Insight for Revit) utilizzano questi dati climatici per simulare il consumo energetico, individuare le zone di dispersione termica o surriscaldamento e ottimizzare le soluzioni strutturali.

Ad esempio, l’analisi dell’insolazione solare tramite BIM permette di determinare l’orientamento ottimale dell’edificio, la superficie vetrata e la necessità di elementi di protezione solare, come frangisole esterni o sporgenze architettoniche. Per le regioni con inverni freddi (Zona 1 secondo la ДБН), il BIM aiuta a sfruttare al massimo il riscaldamento solare passivo, mentre per i mesi estivi caldi (rilevante anche per la Zona 2) — a minimizzare il surriscaldamento. Inoltre, l’integrazione dei dati climatici permette di calcolare lo spessore ottimale dell’isolamento termico di pareti, copertura e pavimento, determinare i valori U necessari per i serramenti e progettare impianti di ventilazione integrati con recupero di calore, fattore fondamentale per raggiungere elevati standard di efficienza energetica.

L’uso del BIM garantisce non solo la precisione dei calcoli, ma anche la visualizzazione di concetti ingegneristici complessi, semplificando la comunicazione tra tutti i partecipanti al progetto e permettendo di prendere decisioni fondate su dati oggettivi, non solo sull’esperienza empirica. Questo consente di individuare in anticipo potenziali problemi ed evitare costose modifiche in fase di costruzione.

La termotecnica è uno degli aspetti chiave della progettazione di un edificio, specialmente nel contesto dell’adattamento a una specifica zona climatica. Gli indicatori principali che caratterizzano le proprietà termiche delle strutture edilizie sono il coefficiente di trasmittanza termica U (W/(m²·K)) e la resistenza termica R (m²·K/W). Questi valori sono inversamente proporzionali tra loro (R = 1/U).

La ДБН В.2.6-31:2016 stabilisce i requisiti minimi per la resistenza termica delle strutture di involucro per le due zone climatiche dell’Ucraina. Ad esempio, per le pareti esterne il valore minimo di R per la Zona 1 (più fredda) è di 3,30 m²·K/W, mentre per la Zona 2 (più mite) è di 2,80 m²·K/W. Per la copertura questi valori sono ancora più elevati: 4,95 m²·K/W per la Zona 1 e 4,50 m²·K/W per la Zona 2. Queste norme sono di base e vengono spesso riviste al rialzo per avvicinarsi agli standard europei di efficienza energetica, che richiedono valori R da 5 a 8 m²·K/W per le pareti e da 8 a 12 m²·K/W per i tetti in clima temperato.

La scelta dei materiali e dello spessore dell’isolamento dipende direttamente da questi requisiti. Ad esempio, per raggiungere R=3,30 m²·K/W per una parete esterna in blocchi ceramici, possono essere necessari circa 150-200 mm di lana minerale o polistirene espanso. Tuttavia, per raggiungere R=5,0 m²·K/W, lo spessore dell’isolamento può aumentare fino a 250-300 mm. Questo è particolarmente rilevante per materiali come i moderni pannelli XLAM, dove l’integrazione di un isolamento efficace è fondamentale per raggiungere i valori U desiderati.

È importante non solo rispettare i requisiti minimi, ma anche puntare a valori ottimali, poiché ogni m²·K/W aggiuntivo di resistenza termica porta a un notevole risparmio energetico per riscaldamento e raffrescamento. Questo è particolarmente evidente nelle regioni montane dell’Ucraina (parte della Zona 1), dove gli sbalzi di temperatura e l’intensità del vento sono molto più elevati, richiedendo maggiore attenzione ai calcoli termotecnici e alla scelta di materiali isolanti a bassa conduttività termica.

La tenuta all’aria dell’involucro edilizio è una componente indispensabile dell’efficienza energetica, indipendentemente dalla zona climatica. Le infiltrazioni d’aria incontrollate (dispersioni di calore attraverso fessure e giunzioni non a tenuta) possono rappresentare fino al 30-40% delle dispersioni termiche totali, annullando gli sforzi profusi per un isolamento termico di qualità. Per questo motivo l’indicatore di tenuta all’aria n50 (tasso di ricambio d’aria orario con una differenza di pressione di 50 Pa) è estremamente importante per l’edilizia moderna.

La misurazione dell’n50 viene effettuata tramite il cosiddetto Blower Door Test (test della ‘porta soffiante’), che crea una differenza di pressione controllata tra l’ambiente interno ed esterno dell’edificio. Le norme europee (EN 13829, EN ISO 9972) e gli standard di efficienza energetica, come il Passive House, stabiliscono requisiti molto rigorosi per questo indicatore. Ad esempio, per le case passive l’n50 non deve superare 0,6 h⁻¹ a 50 Pa, mentre per gli edifici ad efficienza energetica comuni questo valore varia solitamente tra 1,0 e 3,0 h⁻¹.

Anche la ДБН В.2.6-31:2016 introduce requisiti per la tenuta all’aria, stabilendo un valore massimo ammissibile di n50 per gli edifici residenziali non superiore a 3,0 h⁻¹. Il raggiungimento di questi valori richiede una progettazione accurata e un’esecuzione di qualità dei lavori in tutte le fasi della costruzione. Particolare attenzione va posta alla sigillatura dei vani finestre e porte, dei giunti tra pareti, copertura e fondazioni, e dei passaggi degli impianti tecnici.

L’importanza della tenuta all’aria aumenta nelle zone climatiche fredde (Zona 1 dell’Ucraina), dove la differenza di temperatura tra l’aria interna ed esterna è massima, provocando un ‘effetto camino’ più forte e, di conseguenza, maggiori dispersioni di calore incontrollate. Nelle zone calde (Zona 2), la tenuta all’aria è importante per prevenire l’infiltrazione di aria calda e umida e per l’efficienza degli impianti di condizionamento. Un approccio completo alla tenuta dell’involucro edilizio, unito a impianti di ventilazione integrati con recupero di calore, è la strategia migliore per raggiungere un microclima stabile e consumi energetici minimi.

L’audit di conformità dei progetti edilizi e degli edifici realizzati alle norme nazionali (ДБН) e internazionali (EN) è obbligatorio per garantirne sicurezza, durabilità ed efficienza energetica. Nel contesto delle zone climatiche dell’Ucraina, questo audit si concentra su alcuni aspetti chiave.

Innanzitutto, si verifica la conformità delle caratteristiche termotecniche delle strutture di involucro (pareti, tetto, pavimento, finestre, porte) ai requisiti della ДБН В.2.6-31:2016 in materia di resistenza termica minima (valore R). È importante che i valori di calcolo ottenuti dalla documentazione progettuale corrispondano a quelli normativi per la specifica zona climatica di costruzione. Si valuta inoltre la correttezza dei calcoli relativi alla prevenzione della formazione di condensa nelle strutture, particolarmente critica in condizioni di elevata umidità e basse temperature nella Zona 1.

In secondo luogo, si effettua una verifica di conformità ai requisiti di tenuta all’aria. Sebbene la ДБН stabilisca un limite di n50 = 3,0 h⁻¹, l’audit può includere raccomandazioni per raggiungere valori più ambiziosi, conformi agli standard europei di risparmio energetico (EN ISO 9972) e al concetto di edifici a consumo energetico quasi zero (nZEB). A tal fine può essere effettuato un vero e proprio Blower Door Test.

Il terzo aspetto è la valutazione dell’efficienza degli impianti tecnici, come riscaldamento, ventilazione e condizionamento, tenendo conto delle condizioni climatiche. La ДБН В.2.5-67:2013 ‘Riscaldamento, ventilazione e condizionamento’ disciplina i parametri dell’aria interna e i requisiti di efficienza degli impianti che li garantiscono. L’audit verifica se la potenza degli impianti corrisponde alle dispersioni termiche e agli apporti di calore calcolati per la zona in questione, nonché se sono state applicate soluzioni moderne, come i sistemi di recupero di calore, per ridurre al minimo il consumo energetico.

Infine, l’audit può includere una valutazione dell’efficienza energetica complessiva dell’edificio, con l’assegnazione di una classe di efficienza energetica secondo la ДБН В.2.6-31:2016 (da A a G). Questo garantisce trasparenza e fornisce ai proprietari informazioni sui futuri costi di esercizio, elemento critico per le decisioni di investimento in efficienza energetica nella fase di sviluppo dei progetti.

Le zone climatiche dell’Ucraina, sebbene suddivise dalla ДБН in due categorie principali, presentano significative differenze regionali di cui bisogna tenere conto in fase di progettazione. Ad esempio, le regioni della sottoregione carpatica (parte della Zona 1) sono caratterizzate da temperature medie annue più basse, maggiori precipitazioni (nevose) e carichi del vento significativi. Questo richiede un isolamento termico rinforzato, sistemi di travatura più robusti per sopportare i carichi di neve, nonché barriere efficaci contro il vento.

Per le regioni meridionali (Zona 2), come le oblast’ di Odessa e Kherson, sono tipici periodi estivi più lunghi e caldi, il che richiede particolare attenzione alla protezione dal surriscaldamento. Qui assumono particolare importanza gli elementi di protezione solare (pensiline, frangisole, tende da sole), la scelta di finestre con basso coefficiente di guadagno termico solare (SHGC – Solar Heat Gain Coefficient), nonché impianti di raffrescamento efficaci. Tuttavia, non bisogna dimenticare il periodo invernale, poiché anche nella Zona 2 la temperatura può scendere sotto lo zero, richiedendo un isolamento termico e impianti di riscaldamento di qualità.

Nelle regioni centrali (prevalentemente Zona 1), dove il clima è temperato-continentale, è importante trovare un equilibrio tra i requisiti di riscaldamento e raffrescamento. Qui è rilevante l’applicazione di soluzioni ibride, come le pompe di calore, che possono funzionare sia per il riscaldamento che per il raffrescamento, nonché l’uso della ventilazione naturale nelle stagioni di transizione. Una regola generale per tutte le zone è ridurre al minimo i cosiddetti ‘ponti termici’ — punti della struttura in cui l’isolamento termico è interrotto o insufficiente, causando dispersioni termiche locali e rischio di condensa.

Un’analisi dettagliata dei dati meteorologici locali, tra cui la velocità media del vento, la rosa dei venti, il livello di insolazione, nonché gli estremi di temperatura, permette di adattare il progetto alle condizioni specifiche. L’integrazione di questi dati nel modello BIM, come già indicato, semplifica notevolmente questo processo, permettendo di modellare e ottimizzare i parametri di efficienza energetica prima dell’inizio dei lavori di costruzione.

La zona climatica determinata detta non solo i requisiti termotecnici, ma influisce anche sulla scelta dei materiali da costruzione e delle tecnologie che garantiscono durabilità, resistenza e prestazioni dell’edificio.

Nelle condizioni della Zona 1, caratterizzata da basse temperature ed elevata umidità, si preferiscono materiali con elevata resistenza termica e basso assorbimento d’acqua. Questo include lana minerale, polistirene estruso (XPS) per le fondazioni, sistemi murari multistrato con facciate ventilate per un efficace smaltimento dell’umidità. Anche la scelta dei materiali di copertura dipende dai carichi di neve; qui possono essere rilevanti le lamiere metalliche o i pannelli grecati, che sopportano meglio i cicli di gelo-disgelo e favoriscono lo scivolamento della neve. I moderni pannelli XLAM, a condizione di un’adeguata protezione dall’umidità e di uno spessore sufficiente dello strato isolante, sono efficaci anche grazie alla loro elevata resistenza e stabilità.

Per la Zona 2, con le sue estati calde, diventano importanti i materiali con elevata capacità termica e capacità di accumulare calore, rallentandone la penetrazione all’interno dell’edificio (ad esempio muratura in laterizio, calcestruzzo). Per l’isolamento possono essere utilizzati materiali che lavorano bene ad alte temperature, nonché sistemi di ombreggiamento esterno. La copertura deve avere un elevato coefficiente di riflessione della radiazione solare (ad esempio colori chiari, membrane speciali) per ridurre al minimo il riscaldamento. Membrane per barriera al vapore e impermeabilizzazione efficaci sono fondamentali per prevenire l’infiltrazione di aria umida nelle strutture, che può causare condensa e sviluppo di muffa.

In generale, in tutte le zone climatiche dell’Ucraina si osserva una tendenza all’uso di materiali con maggiore durabilità e resistenza agli agenti climatici aggressivi — sbalzi di temperatura, radiazione UV, precipitazioni atmosferiche. Questo garantisce un esercizio stabile dell’edificio nel lungo periodo senza costi significativi di riparazione e manutenzione. L’uso di materiali compositi e tecnologie modulari permette di accelerare la costruzione e migliorare la qualità di esecuzione dei lavori, fattore importante in condizioni di stagioni edilizie limitate in alcune regioni.