PONTI TERMICI E COME EVITARLI

Un ponte termico è un’area locale della struttura di involucro di un edificio dove il flusso termico è significativamente più alto rispetto alle aree omogenee adiacenti. Ciò avviene a causa del cambiamento di materiale con diversa conducibilità termica, di un cambiamento geometrico della forma della struttura o di una combinazione di entrambi i fattori. Si distinguono tre tipologie principali di ponti termici: materiali, geometrici e combinati. Quelli materiali si formano quando elementi ad alta conducibilità termica (ad esempio, travi in cemento armato, fissaggi metallici) attraversano lo strato di isolamento termico. I ponti termici geometrici si formano nei punti di cambiamento della geometria dell’involucro, come gli angoli degli edifici, i raccordi delle pareti con le aperture per finestre o porte. I ponti combinati sono i più diffusi e combinano entrambi i fattori.

Per la valutazione quantitativa dell’impatto dei ponti termici si utilizza il coefficiente di trasmittanza termica lineare Ψ (valore Psi), la cui unità di misura è W/(m·K). Caratterizza le perdite di calore supplementari che si verificano su un metro lineare di giunzione lineare o lungo il perimetro di un elemento. Il calcolo del coefficiente Ψ è un compito complesso, che richiede l’applicazione di metodi numerici bi- o tridimensionali, come il metodo degli elementi finiti, ed è disciplinato, ad esempio, dallo standard EN ISO 10211. In funzione della complessità del nodo, il valore Ψ può variare da 0,01 a 0,10 W/(m·K) o anche più, influendo in modo sostanziale sul fattore U medio della struttura, che si calcola come U_medio = (Σ(A_i * U_i) + Σ(L_j * Ψ_j)) / ΣA_i, dove A è la superficie, U il coefficiente di trasmittanza termica, L la lunghezza del ponte termico lineare. Ignorare questi coefficienti può portare a una sottostima significativa delle perdite di calore effettive dell’edificio.

La fisica del processo consiste nel fatto che il calore tende sempre a muoversi dalla zona più calda a quella più fredda, cercando il percorso di minore resistenza. Nei punti dei ponti termici la resistenza alla trasmissione del calore è minore, il che porta a un flusso termico più intenso e, di conseguenza, all’abbassamento della temperatura della superficie interna in quella zona. Ciò può causare la comparsa del punto di rugiada (la temperatura alla quale il vapore acqueo inizia a condensare), che favorisce la formazione di muffa e il deterioramento dei materiali da costruzione. La progettazione moderna prevede l’analisi obbligatoria di tutti i potenziali ponti termici già nella fase di sviluppo della documentazione esecutiva, per minimizzarne l’impatto.

Per un’analisi efficace e la successiva eliminazione dei ponti termici è necessario non solo identificarne la posizione, ma anche calcolarne con precisione l’impatto. I software specializzati nei calcoli termotecnici consentono di visualizzare i campi di temperatura e i flussi termici nelle sezioni delle strutture, individuando anche i ponti termici nascosti. Questa fase è di importanza critica per garantire l’efficienza energetica, in particolare per gli edifici a energia quasi zero (nZEB). Uno studio dettagliato di ogni nodo consente di scegliere le soluzioni ingegneristiche ottimali, che comprendono non solo la scelta dei materiali, ma anche le specificità del montaggio.

In Ucraina, dove una parte significativa del patrimonio abitativo è obsoleta, e vengono attivamente introdotte nuove norme edilizie, il problema dei ponti termici assume un’importanza particolare. Secondo la DBN V.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’, così come la DBN V.2.5-67:2013 ‘Riscaldamento, ventilazione e condizionamento’, esistono requisiti rigorosi per le caratteristiche termotecniche delle strutture di involucro. Per i nuovi edifici il coefficiente di trasmittanza termica U (W/(m²·K)) per le pareti deve essere non superiore a 0,30 W/(m²·K) per la prima zona termica (nord dell’Ucraina) e 0,35 W/(m²·K) per la seconda zona termica (sud). Tuttavia, se nel progetto non vengono considerati i ponti termici, il fattore U effettivo può risultare significativamente più alto, il che influisce direttamente sul consumo energetico.

Un’attenzione insufficiente ai ponti termici porta a perdite economiche significative dovute ai maggiori costi di riscaldamento in inverno e condizionamento in estate. Secondo le stime degli specialisti, le perdite di calore attraverso i ponti termici possono rappresentare dal 10% al 30% delle perdite di calore totali di un edificio, e in alcuni casi anche di più. Ciò è in diretto contrasto con i principi dell’architettura sostenibile e con gli obiettivi di riduzione delle emissioni di gas serra. Oltre ai costi energetici, i ponti termici influiscono negativamente sul microclima interno degli ambienti. L’abbassamento della temperatura sulla superficie interna delle strutture nelle zone dei ponti termici (parametro f_Rsi secondo la EN ISO 13788) può causare disagio, la sensazione di ‘correnti d’aria’ e, soprattutto, creare le condizioni per la condensazione dell’umidità.

La condensa che si forma sulle superfici interne fredde è un ambiente ideale per lo sviluppo di muffa e funghi. Non si tratta solo di un problema estetico, ma di una seria minaccia per la salute degli abitanti (allergie, malattie respiratorie) e per la durata delle strutture edilizie. Un’umidità costante può portare al deterioramento dei materiali di finitura, al marciume degli elementi in legno e alla corrosione di quelli metallici. Questo problema è particolarmente acuto nelle regioni dell’Ucraina con elevata umidità e significative oscillazioni di temperatura, il che sottolinea la necessità di un approccio complessivo alla progettazione dell’involucro termico, compreso il calcolo preciso e la minimizzazione dell’impatto di tutti i potenziali ponti termici. Anche gli indicatori operativi dell’edificio, come la tenuta all’aria (n50), possono peggiorare in caso di esecuzione non a regola d’arte dei nodi, che sono un punto tipico per la formazione di ponti termici e di infiltrazione d’aria incontrollata.

Evitare efficacemente i ponti termici dipende in gran parte dalla scelta di materiali appropriati, che abbiano una bassa conducibilità termica (coefficiente λ) e una resistenza sufficiente. Gli isolanti tradizionali, come la lana minerale (λ ≈ 0,035-0,045 W/(m·K)) e il polistirene (XPS, EPS, λ ≈ 0,030-0,040 W/(m·K)), sono la base dell’isolamento termico. Tuttavia, per le aree in cui si formano i ponti termici, spesso sono necessari materiali con caratteristiche termotecniche ancora più elevate o soluzioni specializzate.

Tra i materiali innovativi vale la pena evidenziare:

1. Vetro cellulare (Cellular Glass): Ha λ ≈ 0,038-0,045 W/(m·K), un’elevata resistenza a compressione (>0,7 MPa) e un’impermeabilità assoluta. Ideale per fondazioni, zoccoli e nodi complessi con elevato carico meccanico e rischio di inumidimento.
2. Aerogel (Aerogels): Uno dei materiali isolanti più efficaci con λ ≈ 0,013-0,020 W/(m·K). Utilizzati sotto forma di feltri o intonaci per strati isolanti sottili ma estremamente efficaci nei punti critici, dove gli isolanti tradizionali non possono essere applicati per lo spazio limitato.
3. Pannelli isolanti sotto vuoto (VIPs): Garantiscono una conducibilità termica estremamente bassa (λ ≈ 0,004-0,008 W/(m·K)). Sebbene siano più costosi e abbiano una forma limitata, i VIPs consentono di raggiungere uno spessore minimo di isolamento con la massima resistenza termica (valore R) nelle aree con requisiti particolarmente elevati o spazio limitato, ad esempio nei davanzali o nei telai delle porte.
4. Elementi isolanti in materiali compositi: Progettati appositamente per interrompere i ponti termici nelle strutture in cemento armato (ad esempio, gli sbalzi dei balconi). Sono costituiti da barre di armatura ad alta resistenza e inserti termoisolanti integrati in XPS o lana minerale ad alta densità.

Nella scelta dell’isolante è necessario considerare non solo il suo coefficiente λ, ma anche la permeabilità al vapore, la resistenza, la durata e la resistenza al fuoco. Ad esempio, per le pareti in strutture XLAM, dove sono importanti la tenuta all’aria e l’accumulo minimo di umidità, la combinazione di isolanti fibrosi con adeguati strati di barriera al vapore e impermeabilizzazione garantisce un circuito termico ottimale. La corretta applicazione di questi materiali in fase di progettazione consente di aumentare significativamente il valore R (resistenza termica) di tutta la struttura di involucro e garantire la conformità alla DBN V.2.6-31:2021.

La progettazione di strutture senza giunti, nel contesto della protezione termica, significa creare un involucro termoisolante integrale senza interruzioni o indebolimenti significativi che formerebbero ponti termici. Ciò è particolarmente importante per i nodi di giunzione di pareti e solai, dove spesso si verificano perdite di calore significative. L’analisi dettagliata di questi nodi è fondamentale per raggiungere un’elevata efficienza energetica dell’edificio.

Esaminiamo i nodi e le soluzioni tipiche:

1. Giunzione della parete esterna con il solaio (in cemento armato monolitico): È uno dei nodi più critici. La soletta del solaio, che attraversa la parete esterna, crea un ponte freddo diretto. Soluzione: uso di rotture termiche strutturali (Structural Thermal Breaks, STB), costituite da uno strato termoisolante (ad esempio, XPS o vetro cellulare con spessore 80-120 mm) e da elementi di armatura integrati in acciaio inossidabile o materiali compositi, che attraversano l’isolante. Tali elementi garantiscono l’integrità strutturale, riducendo al contempo significativamente la trasmissione del calore. Il coefficiente di conducibilità termica dell’acciaio inossidabile è 10 volte inferiore a quello dell’acciaio comune, e i materiali compositi hanno λ nell’intervallo 0,5-2,0 W/(m·K), il che è significativamente migliore rispetto al calcestruzzo (λ ≈ 1,6-2,0 W/(m·K)).
2. Giunzioni angolari delle pareti esterne: Negli angoli esterni, a causa della forma geometrica, la superficie esterna è maggiore di quella interna, il che porta a un raffreddamento più intenso. Soluzione: posa incrociata o a strati dell’isolamento termico con sovrapposizione dei giunti. Per le pareti multistrato con isolamento esterno, lo strato isolante deve essere continuo su tutta la superficie dell’angolo, con disposizione incrociata dei pannelli in ogni strato per evitare giunti passanti.
3. Raccordo delle pareti portanti interne con quelle esterne: Le pareti interne, se fanno parte della struttura portante, possono creare ponti termici. Soluzione: prolungamento dello strato termoisolante esterno lungo il perimetro dell’edificio con avvolgimento delle testate delle pareti interne per una certa profondità (solitamente 300-500 mm) o applicazione di rotture termiche verticali nel punto di giunzione tra parete interna ed esterna.

Una progettazione esperta di questi nodi non solo minimizza le perdite di calore, ma garantisce anche la temperatura normativa delle superfici interne, il che è fondamentale per prevenire la condensazione e la muffa. Ciò sottolinea la necessità di un approccio integrato, in cui le soluzioni architettoniche, strutturali e termotecniche vengono sviluppate contemporaneamente. Un ulteriore vantaggio è la possibilità di utilizzare la modellazione BIM per una visualizzazione e un calcolo precisi dei campi di temperatura nei nodi complessi.

I nodi complessi, come le aperture per finestre e porte, i balconi e gli elementi di fissaggio, sono fonti tipiche di ponti termici a causa del cambiamento di materiali e geometria. La corretta applicazione di rotture termiche e di isolamento specializzato consente di ridurre significativamente le perdite di calore in queste zone.

1. Aperture per finestre e porte: I telai delle finestre, in particolare se installati senza un adeguato isolamento dei giunti di montaggio, sono un ponte termico significativo. Il ‘montaggio caldo’ delle finestre prevede l’uso di un sistema di sigillatura multistrato, costituito da un nastro per barriera al vapore all’interno, isolamento del giunto di montaggio (schiuma poliuretanica con basso coefficiente di conducibilità termica ≈ 0,035 W/(m·K)) e un nastro impermeabilizzante permeabile al vapore all’esterno. La soluzione ottimale è il montaggio della finestra nel piano dell’isolante esterno (spostamento del telaio), che consente di integrare il serramento nel circuito termico della parete. Anche gli spallamenti devono essere isolati, ad esempio con lana minerale o XPS, per eliminare i ponti termici lineari lungo il perimetro dell’apertura.
2. Balconi e logge: I balconi a sbalzo, dove la soletta del solaio è un prolungamento della soletta interna, sono uno dei ponti termici più potenti. Per la loro eliminazione si applicano speciali rotture termiche strutturali, costituite da elementi isolanti ad alta resistenza (ad esempio, vetro cellulare o compositi) e barre di armatura, che interrompono il contatto diretto tra la soletta interna ed esterna. Ciò consente di dividere la struttura in due parti termicamente indipendenti, conservandone al contempo la capacità portante. Il coefficiente di trasmittanza termica di tali rotture termiche può essere fino a 100 volte inferiore rispetto a una soletta in calcestruzzo continua.
3. Elementi di fissaggio: Il fissaggio di sistemi di facciata, tende da sole o altri elementi esterni può creare ponti termici puntuali. Soluzione: uso di staffe termoisolate speciali in acciaio inossidabile o materiali polimerici a bassa conducibilità termica, così come l’installazione di manicotti termoisolanti nei punti di passaggio degli ancoraggi attraverso l’isolante. Per le facciate con intercapedine ventilata, le staffe possono avere rotture termiche integrate in poliammide.

L’importanza di questi dettagli sta nel fatto che anche ponti termici di piccola superficie, se numerosi, possono aumentare significativamente le perdite di calore complessive. Pertanto, nella fase di progettazione e costruzione è necessario prestare particolare attenzione a ogni tale nodo, utilizzando disegni dettagliati e materiali di qualità, così come controllare il rispetto della tecnologia di montaggio.

I sistemi di fondazione e copertura sono due zone di importanza critica in cui i ponti termici possono causare significative perdite di calore e altri problemi, in particolare considerando le condizioni climatiche dell’Ucraina, con il suo clima temperato-continentale, inverni freddi ed estati relativamente calde. Garantire la loro isolazione termica continua è la garanzia di efficienza energetica e durata.

1. Sistemi di fondazione:
   Il raccordo tra la parete e la fondazione e lo zoccolo è un tipico ponte termico lineare. Nelle condizioni ucraine, dove la profondità di congelamento del terreno può raggiungere 1,2-1,5 m (in funzione della regione, secondo la DBN V.2.1-10:2024), un adeguato isolamento termico della fondazione è obbligatorio. Soluzione: isolamento termico complessivo della fondazione e dello zoccolo con polistirene estruso (XPS) o vetro cellulare. L’XPS ha un basso coefficiente di conducibilità termica (λ ≈ 0,032 W/(m·K)), un’elevata resistenza a compressione (>0,25 MPa) e un assorbimento d’acqua quasi nullo, il che lo rende ideale per il contatto con il terreno. L’isolamento deve coprire la parte verticale della fondazione (sotto il livello del terreno) e quella orizzontale (marciapiede con larghezza 800-1200 mm), così come l’isolamento del pavimento su terreno (platea svedese isolata) o del solaio interpiano sopra lo scantinato. L’isolamento orizzontale del marciapiede è particolarmente efficace, poiché sposta la zona di congelamento lontano dalla base dell’edificio, riducendo le perdite di calore attraverso il terreno.
2. Sistemi di copertura:
   I ponti termici nella copertura si formano nei punti di raccordo con le pareti (murature di banchina), nelle compluvi, sul colmo, così come attorno alle finestre e ai lucernari da mansarda. Un adeguato isolamento termico del tetto è di importanza critica, poiché attraverso il tetto si può perdere fino al 25% del calore dell’edificio. Soluzione: strato termoisolante continuo (ad esempio, lana minerale con spessore 250-400 mm o poliuretano espanso spruzzato) senza fessure né interruzioni. Particolare attenzione va prestata ai nodi di raccordo della copertura con le strutture verticali (canne fumarie, parapetti, cavedi di ventilazione), dove è necessario garantire l’avvolgimento con isolante di tutti gli elementi. Le finestre da mansarda devono essere installate con kit di montaggio ‘caldi’, che comprendono blocchi isolanti speciali e nastri sigillanti, analogamente alle finestre nelle pareti. Per le coperture piane è importante garantire una posa incrociata dei pannelli termoisolanti in due strati per eliminare i giunti passanti.

Considerando le frequenti oscillazioni di temperatura e i cicli di gelo-disgelo in Ucraina, la scelta di materiali con elevata resistenza all’umidità e al gelo è estremamente importante. Garantire un adeguato isolamento termico della fondazione e del tetto non solo riduce le perdite di calore, ma protegge anche le strutture dal deterioramento, garantendone la durata e la stabilità.

Anche la progettazione più accurata può essere compromessa da un’esecuzione dei lavori di scarsa qualità. Pertanto, la fase di audit e controllo qualità della costruzione è di importanza critica, in particolare per quanto riguarda i ponti termici e la tenuta complessiva dell’involucro. In Ucraina queste procedure devono conformarsi ai requisiti della DBN V.2.6-31:2021 ‘Isolamento termico degli edifici’ e di altri documenti normativi correlati.

Gli strumenti principali per l’individuazione dei ponti termici e la valutazione della qualità dell’involucro termico sono:

1. Termografia (ispezione termografica): È un metodo non invasivo di visualizzazione dei campi di temperatura sulla superficie delle strutture di involucro. La termocamera registra la radiazione infrarossa, trasformandola in un’immagine termica. Le aree fredde sulla superficie interna (nel periodo invernale) o calde su quella esterna (in estate) indicano la presenza di ponti termici, infiltrazioni d’aria, assenza o disomogeneità dell’isolante. Secondo la DBN, si raccomanda di effettuare la termografia con una differenza di temperatura tra aria interna ed esterna di almeno 10°C. Questo metodo consente di localizzare con precisione i problemi e valutarne l’intensità.
2. Test di tenuta all’aria (Blower Door Test, o ‘porta soffiante’): Questo metodo consente di valutare la tenuta complessiva dell’edificio, misurando lo scambio d’aria tra ambiente interno ed esterno. L’installazione di un ventilatore speciale nell’apertura della porta crea una differenza di pressione controllata, che consente di individuare i punti di infiltrazione d’aria incontrollata, che spesso coincidono con i ponti termici. Secondo gli standard europei (ad esempio, EN 13829) e le norme ucraine (DBN V.2.6-31:2021), per gli edifici con requisiti elevati di efficienza energetica, il valore n50 (tasso di ricambio d’aria con una differenza di pressione di 50 Pa) deve essere inferiore a 3,0 h⁻¹ per gli edifici generici, e inferiore a 0,6 h⁻¹ per le case passive. Il mancato rispetto di questi indicatori può indicare nodi eseguiti in modo non adeguato, dove si formano sia ponti termici che correnti d’aria indesiderate.

I risultati di queste ispezioni consentono non solo di individuare i difetti dopo il completamento della costruzione, ma anche di effettuare un controllo intermedio nelle fasi di montaggio, prevenendo gli errori prima ancora che vengano nascosti dai materiali di finitura. L’applicazione di questi strumenti è obbligatoria per gli edifici che aspirano a classi elevate di efficienza energetica, e aiuta a evitare costose correzioni in futuro.

Anche i sistemi di ventilazione influiscono sul microclima interno, e se a causa dei ponti termici si verifica un significativo raffreddamento delle superfici, anche i sistemi di ventilazione più efficaci possono risultare inefficaci nel contrastare la condensa e la muffa.