SCELTA DELLA STRUTTURA OTTIMALE DELL’EDIFICIO PER LE CONDIZIONI CLIMATICHE DELL’UCRAINA

L’Ucraina è geograficamente situata in una fascia climatica temperata, ma il suo territorio è suddiviso in diverse zone climatiche secondo la DBN V.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici”. Questa suddivisione è fondamentale per determinare i requisiti relativi alle caratteristiche termotecniche delle strutture di involucro. Ad esempio, per le regioni settentrionali e orientali (Zona I), caratterizzate da inverni più rigidi (temperatura media del periodo di cinque giorni più freddo di -22°C e inferiore), si applicano norme più severe sulla resistenza termica (R) per pareti, coperture e fondazioni rispetto alle regioni meridionali (Zona II), dove le temperature invernali sono meno estreme.

La temperatura media annua in Ucraina varia da +6°C a nord a +12°C a sud. Un indicatore importante è il grado-giorno del periodo di riscaldamento (GG), che influisce direttamente sul calcolo del consumo energetico annuo. Ad esempio, per Kiev il GG è di circa 4100-4300 °C·giorno. L’elevata umidità, specialmente nelle regioni occidentali, e gli intensi carichi da vento richiedono dalle strutture non solo un’elevata resistenza termica, ma anche un’ottima tenuta all’aria e un efficace sistema di smaltimento delle acque. È necessario tenere conto dei carichi da neve sulla copertura, che possono raggiungere i 180 kg/m² nelle zone montane dei Carpazi. Un’analisi dettagliata dei dati meteorologici locali, inclusa la rosa dei venti e il livello di insolazione, consente di adattare il progetto alle condizioni specifiche, garantendo una disposizione ottimale della casa e la scelta dei materiali. Un approccio così complessivo consente di garantire non solo il comfort, ma anche un notevole risparmio sul riscaldamento e sul raffrescamento per tutta la durata di esercizio dell’edificio.

Il legno lamellare, in particolare la classe di resistenza GL24h, è una delle soluzioni ad alta tecnologia per l’edilizia in legno, che sta guadagnando popolarità in Ucraina. Questo materiale viene prodotto incollando più lamelle di legno di conifere ad alta pressione, il che garantisce un’eccezionale stabilità dimensionale, un ritiro minimo (fino all’1-2%) e un’elevata capacità portante. La classe GL24h significa che il materiale ha una resistenza a flessione garantita non inferiore a 24 MPa, il che consente di utilizzarlo per la realizzazione di strutture portanti critiche, come pareti, travi di solaio ed elementi della struttura del tetto.

I principali vantaggi del legno lamellare per il clima ucraino comprendono: elevate caratteristiche di isolamento termico (coefficiente di conducibilità termica del legno di pino di circa 0,13 W/(m·K)), che consente di raggiungere la resistenza termica normativa R ≥ 3,3 m²·K/W per le pareti con uno spessore della trave di 200-240 mm con isolamento aggiuntivo o utilizzando pareti a doppio strato. Il materiale dimostra inoltre un’elevata resistenza alle deformazioni sotto l’effetto dell’umidità e degli sbalzi termici, un fattore di importanza critica per le regioni con elevata umidità. Le pareti in legno lamellare si distinguono per ponti termici minimi grazie alla precisa lavorazione in stabilimento e all’aderenza compatta degli elementi. Tuttavia, è importante garantire una sigillatura di qualità dei giunti tra le corone, ad esempio tramite guarnizioni a nastro a base di gomma o poliuretano, per raggiungere i valori desiderati di tenuta all’aria n50 < 3,0 h⁻¹ conformemente alla DBN V.2.6-31:2021. Per un approfondimento sulla tecnologia si può visitare la sezione dedicata alle case in legno lamellare.

La tecnologia costruttiva a telaio, ad eccezione dei pannelli SIP, offre un’elevata flessibilità nella scelta dei materiali per l’isolamento e le finiture, consentendo di raggiungere livelli di efficienza energetica straordinariamente elevati. Le moderne case a telaio, conformi alle norme ucraine DBN V.2.6-31:2021, sono in grado di garantire una resistenza termica delle pareti R ≥ 3,3 m²·K/W, e per gli edifici passivi anche R ≥ 7,0 m²·K/W. Ciò si ottiene grazie all’uso di materiali isolanti efficaci (lana minerale, isolante in cellulosa, poliuretano espanso) di spessore 150-300 mm, posizionati tra gli elementi del telaio in legno.

Un aspetto chiave per la riuscita realizzazione di una casa a telaio è la creazione di un involucro a tenuta d’aria. Secondo la DBN V.2.6-31:2021, per gli edifici energeticamente efficienti il coefficiente di ricambio d’aria n50 a una differenza di pressione di 50 Pa non deve superare 3,0 h⁻¹. Per gli edifici con recupero di calore (obbligatorio per la classe di efficienza energetica A) questo indicatore deve essere ancora più basso, n50 ≤ 1,5 h⁻¹. Raggiungere tali parametri richiede un’accurata progettazione e posa delle membrane di barriera al vapore e frangivento, nonché una sigillatura di qualità di tutti i giunti, dei passaggi degli impianti tecnologici e delle aperture finestrate. L’uso di un doppio telaio o di un isolamento incrociato consente di minimizzare i ponti termici attraverso gli elementi in legno del telaio, che hanno un coefficiente di conducibilità termica superiore rispetto all’isolante. Ulteriori informazioni sui sistemi a telaio sono disponibili nella sezione dedicata alle strutture a telaio.

Il calcolo termotecnico è una fase fondamentale della progettazione di qualsiasi edificio, specialmente considerando le condizioni climatiche dell’Ucraina. Gli indicatori chiave qui sono il coefficiente di trasmittanza termica (valore U, W/(m²·K)) e la resistenza termica (valore R, m²·K/W). Questi valori sono reciprocamente inversi (R = 1/U) e determinano la capacità delle strutture di involucro (pareti, tetti, pavimenti) di trattenere il calore d’inverno e il fresco d’estate.

Secondo la DBN V.2.6-31:2021, la resistenza termica minima ammessa per le pareti esterne nella Zona I dell’Ucraina è R ≥ 3,3 m²·K/W, e per le coperture (tetti) – R ≥ 4,95 m²·K/W. Per la Zona II questi requisiti sono leggermente inferiori, ma restano comunque significativi. Per raggiungere questi valori, ad esempio per una parete in legno lamellare di spessore 200 mm (R ≈ 1,54 m²·K/W), è necessario un isolamento aggiuntivo di 150-200 mm di lana minerale. Per una parete a telaio, R = 3,3 m²·K/W può essere raggiunto con 150-200 mm di lana minerale con densità di 30-50 kg/m³ in combinazione con una facciata ventilata. È importante anche tenere conto dei ponti termici nei giunti delle strutture, in prossimità delle aperture finestrate e delle porte, che possono ridurre l’efficienza complessiva del 10-20%. Pertanto, un calcolo dettagliato delle dispersioni termiche attraverso tutti gli elementi della struttura e i loro nodi è una fase obbligatoria della progettazione. L’introduzione di impianti tecnologici che integrano queste caratteristiche, ad esempio i sistemi di ventilazione con recupero di calore, aumenta notevolmente l’efficienza energetica complessiva della casa.

La tenuta all’aria dell’involucro dell’edificio è uno degli indicatori di efficienza energetica più importanti, ma spesso sottovalutato. Il coefficiente n50 misura il numero di ricambi d’aria dell’edificio in un’ora a una differenza di pressione di 50 Pa tra ambiente interno ed esterno. Un’elevata tenuta all’aria significa perdite di calore incontrollate minime attraverso fessure e giunti non sigillati, il che influisce direttamente sui costi di riscaldamento e raffrescamento.

Secondo la DBN V.2.6-31:2021, per gli edifici non dotati di ventilazione meccanica, l’indicatore n50 raccomandato non deve superare 3,0 h⁻¹. Per gli edifici con ventilazione meccanica e recupero di calore (classe di efficienza energetica A) questo indicatore deve essere notevolmente più basso – n50 ≤ 1,5 h⁻¹. Raggiungere tali valori richiede un’accurata pianificazione ed esecuzione dei lavori. Ad esempio, per le case a telaio è di importanza critica un contorno continuo di barriera al vapore e frangivento, con sigillatura di tutti i giunti tramite nastri e mastici speciali. Nelle case in legno lamellare l’attenzione si concentra sulla qualità delle guarnizioni tra le corone e sulla sigillatura dei giunti d’angolo. Il test della tenuta all’aria si effettua con il metodo del “Blower Door Test”, che consente di individuare i punti di non tenuta ed eliminarli prima del completamento dei lavori di finitura. Raggiungere valori elevati di n50 non solo riduce il consumo energetico, ma migliora anche il comfort acustico, previene la penetrazione della polvere e garantisce un microclima stabile negli ambienti.

La qualità di esecuzione dei nodi costruttivi ha un’importanza decisiva per l’efficienza energetica e la durabilità complessive dell’edificio, indipendentemente dalla tecnologia scelta. I ponti termici, che si generano in nodi non sigillati o insufficientemente isolati, possono portare a significative perdite di calore (fino al 15-25% del totale) e alla formazione di condensa, che causa lo sviluppo di muffe e il degrado dei materiali. Richiedono particolare attenzione nodi come il collegamento delle pareti con la fondazione, i giunti d’angolo, i raccordi dei serramenti e delle porte, nonché i giunti delle pareti con la copertura e i solai.

Nel legno lamellare sono importanti giunzioni a incastro di qualità (ad esempio a “coda di rondine” o a “tenone obliquo”) e l’uso di moderne guarnizioni tra le corone, che non perdono le loro proprietà con le deformazioni termiche del legno. L’isolamento aggiuntivo degli angoli può essere realizzato tramite inserti in polistirene espanso estruso. Per le strutture a telaio è fondamentale la continuità dello strato di isolamento termico e della membrana di barriera al vapore. Nei nodi di raccordo delle finestre alla parete è necessario utilizzare nastri sigillanti (PSUL, barriera al vapore e barriera all’acqua) che garantiscono una sigillatura a tre strati, secondo la DSTU B V.2.6-146:2010. Per il nodo “parete-fondazione” è importante prevedere uno strato efficace di impermeabilizzazione e isolamento termico, che impedisca la risalita capillare dell’umidità e le perdite di calore attraverso lo zoccolo. Una modellazione 3D dettagliata (BIM) consente di visualizzare i flussi termici e ottimizzare la struttura dei nodi già in fase di progettazione, minimizzando i rischi di ponti termici e aumentando l’affidabilità complessiva dell’edificio.

La struttura del tetto e la copertura sono elementi chiave della struttura edilizia, responsabili della protezione dell’edificio dalle precipitazioni atmosferiche e dai carichi da vento e da neve. La loro scelta e progettazione devono essere conformi ai requisiti della DBN V.1.2-2:2006 “Carichi e azioni”, nonché alle particolarità climatiche della regione.

Per l’Ucraina, dove i carichi da neve possono raggiungere 120-180 kg/m² (per le zone nevose II-IV) e quelli da vento fino a 50-85 kg/m² (per le zone eoliche II-V), la resistenza della struttura del tetto è un compito prioritario. Negli edifici in legno lamellare si utilizzano spesso travi dello stesso materiale per formare la struttura del tetto, il che garantisce un’elevata capacità portante e consente di coprire grandi luci senza appoggi intermedi. Ciò crea un aspetto estetico dello spazio interno e un’ulteriore resistenza alle deformazioni. Nelle case a telaio la struttura del tetto viene solitamente realizzata con legno lavorato di sezione adeguata, calcolata per i carichi massimi. L’isolamento della copertura deve essere non meno efficace di quello delle pareti, con R ≥ 4,95 m²·K/W. Si utilizza spesso una “stratigrafia” multistrato della copertura, che comprende barriera al vapore, strato isolante (200-300 mm), membrana impermeabilizzante e intercapedine ventilata per lo smaltimento dell’umidità. Anche il calcolo corretto dell’angolo di inclinazione della copertura è importante: per le regioni con nevicate significative si raccomandano pendenze più ripide (da 25-30 gradi), che favoriscono lo scivolamento naturale della neve e riducono il carico. La scelta del materiale di copertura (lamiera tipo coppo, tegole bituminose, tegole in ceramica) dipende anche dalle condizioni climatiche, dalla durata di servizio e dalle preferenze estetiche, ma deve sempre tenere conto dei requisiti di resistenza e tenuta.

Nella scelta della struttura di un edificio è importante considerare non solo gli investimenti iniziali, ma anche il costo complessivo del ciclo di vita (TCO – Total Cost of Ownership). Ciò consente di ottenere una visione reale della convenienza economica dell’una o dell’altra soluzione nel lungo periodo. Il TCO comprende i costi di progettazione, costruzione, esercizio (riscaldamento, raffrescamento, ventilazione), manutenzione, riparazione e smaltimento.

Per il legno lamellare, gli investimenti iniziali possono essere leggermente più elevati rispetto alle soluzioni a telaio di base, a causa del costo del materiale e della complessità della sua produzione. Tuttavia, la velocità di montaggio (grazie alla lavorazione in stabilimento degli elementi) e i minori costi di finitura (poiché il legno è spesso già il rivestimento finale) possono compensare in parte questi costi. Grazie alle elevate proprietà termotecniche e al ritiro minimo, i costi di esercizio per riscaldamento e raffrescamento nelle case in legno lamellare sono moderati, e la durata di servizio del materiale è significativa.

Le case a telaio hanno spesso un costo di costruzione iniziale inferiore. Tuttavia, il loro TCO dipende in larga misura dalla qualità della progettazione e del montaggio. Risparmiare sull’isolante o sulla sigillatura porterà a un notevole aumento dei costi di riscaldamento in futuro. Investire in un isolamento termico di qualità (fino a R = 5,0-7,0 m²·K/W) e in un’elevata tenuta all’aria (n50 ≤ 1,5 h⁻¹) con l’integrazione del recupero di calore consente di ridurre notevolmente i costi di esercizio, rendendo la casa a telaio estremamente interessante dal punto di vista del TCO. Ad esempio, il consumo energetico di una casa passiva può essere di 5-10 volte inferiore rispetto a una casa costruita secondo gli standard minimi. Un’analisi comparativa condotta secondo la metodologia EN 15459 mostra che, per le condizioni climatiche ucraine, gli edifici ad alta efficienza energetica si ripagano in 7-15 anni grazie al risparmio sulle risorse energetiche.