TEST KOLEO

La fondazione a nastro è uno dei tipi di base più diffusi per l’edilizia individuale in Ucraina. Le sue particolarità costruttive prevedono il trasferimento dei carichi dalle pareti dell’edificio al terreno tramite un nastro disposto lungo il perimetro delle pareti portanti. Per garantire la durabilità e l’efficienza energetica dell’edificio, è fondamentale affrontare correttamente l’ottimizzazione e l’isolamento termico della parte dello zoccolo di tale fondazione. Il “Test KOLEO” sottolinea la necessità di un approccio integrato, in cui l’isolamento non è un elemento opzionale, ma una parte imprescindibile del progetto. In particolare, l’uso di polistirene estruso (XPS) con uno spessore da 100 a 150 mm per l’isolamento verticale delle pareti esterne della fondazione e dello zoccolo è un requisito minimo per la maggior parte delle zone climatiche dell’Ucraina, secondo la norma DBN V.2.6-31:2021.

È importante non solo l’isolamento verticale, ma anche quello orizzontale. Nel “Test KOLEO” si presta attenzione all’isolamento del marciapiede perimetrale e della base del pavimento su terreno, che ostacola efficacemente il cosiddetto congelamento “laterale” e la formazione di ponti termici. L’applicazione di membrane impermeabilizzanti e sistemi di drenaggio, in combinazione con l’isolamento, garantisce la protezione dall’umidità, che può ridurre notevolmente le proprietà termoisolanti dei materiali. Ad esempio, il coefficiente di conducibilità termica (λ) dell’XPS asciutto è di circa 0,032 W/(m·K), mentre con un’umidificazione significativa può aumentare fino a 0,045 W/(m·K) e oltre. Pertanto, un sistema integrato che comprende isolante, impermeabilizzazione e drenaggio è garanzia di un regime termico stabile nello zoccolo.

La progettazione della fondazione a nastro per edifici ad alta efficienza termica deve includere l’analisi delle condizioni del terreno, del livello delle acque di falda e della profondità di gelo. Ad esempio, per la regione di Kyiv, la profondità di gelo normativa media è di 1,0-1,2 m, il che richiede una profondità di posa della fondazione adeguata e/o l’applicazione di misure efficaci di protezione dal gelo del terreno. Per migliorare l’efficienza energetica, il “Test KOLEO” può includere un confronto tra fondazioni a nastro tradizionali e sistemi di isolamento integrati (ad esempio, con l’uso di vetro cellulare o perlite come riempimento) per raggiungere valori di resistenza alla trasmissione termica R ≥ 3,5 m²·K/W per le pareti esterne della fondazione e il pavimento su terreno. Questo approccio non solo riduce i costi di esercizio, ma crea anche un microclima confortevole all’interno dell’edificio, eliminando il problema di pavimenti e pareti fredde.

Il gelo del terreno è un complesso processo fisico che causa deformazioni significative della base e della fondazione dell’edificio a causa del congelamento dell’acqua nei pori del terreno. Per l’Ucraina, dove la maggior parte delle regioni presenta una profondità di gelo media da 0,8 a 1,5 metri (secondo la norma DBN V.1.1-25:2001 “Protezione dai processi geologici pericolosi. Norme di progettazione”), questo fattore è critico nella progettazione degli zoccoli. Il congelamento dell’acqua è accompagnato da una sua espansione di circa il 9%, che provoca il sollevamento del terreno e, di conseguenza, carichi non uniformi sulla fondazione. Nel “Test KOLEO” vengono analizzate le conseguenze dirette e indirette di questo fenomeno sul campo termico della parte dello zoccolo.

L’effetto indiretto si manifesta attraverso la compromissione dell’integrità dello strato termoisolante, che causa la formazione di ponti termici e l’aumento delle perdite di calore. L’effetto diretto consiste nel fatto che il terreno sollevato modifica le condizioni di scambio termico tra lo zoccolo e l’ambiente circostante. Ad esempio, se l’isolamento dello zoccolo era stato calcolato per una determinata profondità di posa e il terreno si è sollevato, parte della fondazione non protetta può trovarsi nella zona di gelo intenso. Per ridurre al minimo l’effetto del gelo del terreno, il “Test KOLEO” raccomanda l’uso di metodi combinati: la posa della fondazione al di sotto della profondità di gelo normativa, la sostituzione del terreno gelivo con terreno non gelivo (cuscino di sabbia o ghiaia), nonché l’uso di un isolamento esterno efficace dello zoccolo e dell’isolamento orizzontale del marciapiede perimetrale.

Gli errori tipici che portano a problemi legati al gelo del terreno includono una profondità di posa della fondazione insufficiente, l’assenza di un sistema di drenaggio e un isolamento di scarsa qualità. Il “Test KOLEO” richiama l’attenzione sul ruolo critico del drenaggio: allontanare l’acqua dalla fondazione ne previene l’accumulo nel terreno e il successivo congelamento. Il drenaggio a nastro, disposto lungo il perimetro della fondazione al livello della sua base o leggermente più in basso, con lo scarico dell’acqua verso un pozzetto di drenaggio o la rete fognaria delle acque meteoriche, è un elemento obbligatorio per i terreni gelivi. Una misura aggiuntiva può essere il drenaggio parietale con l’uso di una membrana bugnata con geotessile. Ciò permette di controllare l’umidità del terreno, che influisce direttamente sulle sue caratteristiche termofisiche e, di conseguenza, sulla temperatura nello zoccolo. Una fondazione correttamente progettata con protezione dal gelo è la base per la durabilità e l’efficienza energetica di qualsiasi edificio.

Il calcolo termotecnico della fondazione, in particolare dei suoi indicatori U/R (rispettivamente coefficiente di trasmissione termica e resistenza alla trasmissione termica), è una fase chiave nella progettazione di edifici ad alta efficienza energetica. In Ucraina, questi calcoli sono disciplinati dalla norma DBN V.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici”. Per lo zoccolo e il pavimento su terreno, i valori normativi di resistenza alla trasmissione termica sono tra i più alti, il che riflette la loro importanza critica nella formazione del bilancio termico complessivo dell’edificio. Secondo l’allegato B di questa norma DBN, i valori minimi di resistenza alla trasmissione termica per le pareti esterne che fanno parte dello zoccolo possono variare da 3,3 a 4,9 m²·K/W, a seconda della classe di efficienza energetica e della regione di costruzione.

Il calcolo del valore U (coefficiente di trasmissione termica) per lo zoccolo è più complesso rispetto alle pareti fuori terra, poiché tiene conto dello scambio termico non solo con l’aria, ma anche con il terreno, che ha una temperatura variabile. Per lo zoccolo a contatto con il terreno, il calcolo del valore U viene spesso effettuato secondo la metodologia descritta nella norma DSTU EN ISO 13370:2007 “Prestazione termica degli edifici. Calcolo del trasferimento di calore attraverso il terreno”, che tiene conto dei parametri geometrici della fondazione, delle proprietà del terreno, della profondità di posa e della presenza di isolamento. Nel “Test KOLEO” si sottolinea l’importanza di modellare il campo termico tenendo conto della trasmissione del calore tridimensionale, utilizzando software specializzato (ad esempio, basato sul metodo degli elementi finiti) per ottenere dati precisi.

Nella progettazione dello zoccolo e del pavimento su terreno, occorre tenere conto non solo della resistenza alla trasmissione termica dell’isolante, ma anche della resistenza complessiva di tutti gli strati della struttura, compresi i materiali delle pareti della fondazione, l’impermeabilizzazione e persino le intercapedini d’aria. Per raggiungere i valori normativi di resistenza alla trasmissione termica R, si utilizza generalmente XPS con spessore di 100-150 mm e λ = 0,032 W/(m·K), che fornisce un valore R da 3,1 a 4,7 m²·K/W solo per l’isolante. Ciò significa che la struttura complessiva dello zoccolo, compresa la base in calcestruzzo o in mattoni, deve essere progettata con cura per garantire l’efficienza energetica desiderata. L’applicazione del “Test KOLEO” permette non solo di verificare i valori di calcolo, ma anche di verificarli nella pratica, utilizzando sensori di temperatura posizionati a diverse profondità e in diversi punti dello zoccolo per monitorare il comportamento reale della struttura durante la stagione di riscaldamento. Questo approccio è prezioso per raggiungere gli standard di consumo energetico quasi zero (ZEB).

La progettazione dello zoccolo nel contesto del “Test KOLEO” va oltre i calcoli statici standard e si concentra sulla dinamica delle variazioni di temperatura. Ciò significa che gli ingegneri non si limitano a calcolare il valore U medio, ma modellano come la temperatura nello zoccolo varierà nel corso della giornata, della stagione e sotto l’influenza di fattori esterni, come le precipitazioni, l’insolazione solare e, soprattutto, le oscillazioni della temperatura del terreno. Il “Test KOLEO” prevede una modellazione integrata che tiene conto dell’inerzia termica del terreno e della struttura della fondazione.

Per tale calcolo si utilizzano metodi di trasmissione termica non stazionaria, che permettono di simulare la propagazione del calore in una struttura multistrato nel corso del tempo. Ciò può includere software per la modellazione termica dinamica, basati sui metodi degli elementi finiti o delle differenze finite. I dati di input per tale modellazione sono: dati climatici (temperatura dell’aria, radiazione solare, velocità del vento), proprietà termofisiche dei materiali (calcestruzzo, mattoni, isolante, terreno) e la loro umidità, nonché i parametri geometrici dello zoccolo e la sua interazione con altri elementi dell’edificio e con il terreno. In particolare, si tiene conto della profondità della falda acquifera, che influisce sull’umidità del terreno e sulla sua conducibilità termica.

Uno degli aspetti chiave del “Test KOLEO” è il calcolo del cosiddetto “coefficiente termico dello zoccolo” (TCC), che riflette quantitativamente l’efficacia dell’isolamento dello zoccolo in condizioni dinamiche. Il TCC è definito come il rapporto tra la temperatura media della superficie interna dello zoccolo e la differenza tra la temperatura dell’aria interna e quella esterna, con una correzione per l’influenza del terreno. Un valore elevato di TCC indica basse perdite di calore attraverso lo zoccolo. La progettazione include anche l’ottimizzazione della disposizione e dello spessore dell’isolante (ad esempio, isolamento esterno in XPS con spessore di 120-150 mm) e, se necessario, l’uso di un isolamento interno per aumentare l’efficienza termica. L’integrazione di impianti tecnici come il “pavimento radiante” influisce anch’essa sul regime termico dello zoccolo, e ciò deve essere considerato anche nei calcoli dinamici. I moderni impianti tecnici per la casa prevedono uno stretto legame tra la fondazione e il comfort all’interno del locale.

Nell’ambito del “Test KOLEO” si presta particolare attenzione all’analisi dettagliata dei nodi critici e delle tecnologie che garantiscono un isolamento efficace dello zoccolo e prevengono la formazione di ponti termici. Tra questi nodi vi sono: la giunzione dello zoccolo con la parete, il raccordo con il marciapiede perimetrale, nonché le zone angolari della fondazione. Ciascuno di questi elementi deve essere progettato tenendo conto dei requisiti termotecnici della norma DBN V.2.6-31:2021.

La tecnologia di isolamento dello zoccolo prevede generalmente l’applicazione di pannelli XPS. Si tratta di un materiale con basso assorbimento d’acqua (meno dello 0,2% in volume) ed elevata resistenza alla compressione (da 250 a 500 kPa), che lo rende ideale per le strutture interrate. I pannelli vengono fissati alla superficie esterna della fondazione mediante speciali miscele adesive o tasselli. È importante garantire uno strato continuo di isolante senza fessure, per evitare perdite di calore per convezione. Sopra l’XPS viene applicato uno strato impermeabilizzante (ad esempio, mastice bituminoso o malta polimero-cementizia), e successivamente un rivestimento protettivo o una finitura decorativa dello zoccolo.

Un nodo critico è la giunzione dello zoccolo con la parete. Qui è importante garantire la continuità del contorno termoisolante. Spesso si applica un prolungamento dell’isolante dello zoccolo sulla parete, che forma una “sovrapposizione” di almeno 300-500 mm sopra il livello del terreno, per evitare un ponte termico nel punto di giunzione. È importante anche l’isolamento orizzontale del marciapiede perimetrale, che riduce al minimo le perdite di calore attraverso il terreno lungo il perimetro dell’edificio. Nel “Test KOLEO” vengono analizzate diverse varianti di esecuzione di questo nodo: con l’uso di XPS sotto il marciapiede (spessore 50-100 mm), che sporge dallo zoccolo di 600-1000 mm, e senza di esso. L’uso di termocamere durante l’esecuzione del “Test KOLEO” permette di individuare potenziali ponti termici e valutare l’efficacia delle soluzioni applicate. Ad esempio, se la differenza di temperatura sulla superficie interna dello zoccolo e sulla parete esterna supera i 3°C, ciò può indicare la presenza di un ponte termico che richiede una revisione del nodo costruttivo. La qualità di esecuzione di questi nodi influisce direttamente sull’efficienza energetica complessiva del progetto.

L’efficacia del “Test KOLEO” dipende in larga misura dal monitoraggio sistematico e dall’analisi qualificata dei dati di temperatura raccolti. Questa guida pratica copre le fasi chiave della raccolta, dell’elaborazione e dell’interpretazione delle informazioni per determinare il comportamento termotecnico reale dello zoccolo dell’edificio. La prima fase è l’installazione dei sensori di temperatura. Nel “Test KOLEO” si raccomanda di utilizzare sensori digitali ad alta precisione (ad esempio, DS18B20 o termocoppie di tipo K) con un errore non superiore a ±0,5°C. I sensori vanno posizionati nei punti critici: sulle superfici esterna e interna dello zoccolo (a diverse altezze), all’interno della struttura della fondazione (ad esempio, nel corpo in calcestruzzo), nel terreno a diverse profondità (0,3 m, 0,6 m, 1,0 m dal livello del terreno), nonché al confine tra isolante e terreno.

La raccolta dei dati deve essere automatizzata mediante sistemi di registrazione (data logger) o piattaforme IoT specializzate, che garantiscono una registrazione continua dei valori con un intervallo da 15 minuti a 1 ora. La durata del monitoraggio deve coprire almeno un’intera stagione di riscaldamento, e preferibilmente un anno intero, per tenere conto di tutte le oscillazioni stagionali. I dati ottenuti vengono visualizzati sotto forma di grafici “temperatura-tempo” per ciascun punto di misurazione. L’analisi di questi grafici permette di individuare: l’ampiezza delle oscillazioni di temperatura, la velocità di riscaldamento/raffreddamento della struttura, la presenza e la localizzazione di ponti termici (attraverso bruschi sbalzi di temperatura tra punti vicini) e l’inerzia termica complessiva del sistema “zoccolo-terreno”.

Per una valutazione quantitativa dell’efficacia dell’isolamento, il “Test KOLEO” prevede il calcolo del coefficiente di trasmissione termica effettivo (U_eff) sulla base dei dati reali. Ciò viene effettuato confrontando la differenza di temperatura tra le superfici interna ed esterna dello zoccolo e i flussi termici misurati (se si utilizzano sensori di flusso termico). Inoltre, è importante confrontare le temperature reali con i valori calcolati ottenuti nella fase di progettazione. Deviazioni significative (superiori a 1-2°C per le superfici interne) possono indicare errori di progettazione, difetti nel montaggio dell’isolamento o fattori esterni imprevisti. Il “Test KOLEO” non è solo uno strumento di controllo, ma anche una preziosa fonte di dati per l’ulteriore ottimizzazione delle tecnologie costruttive.

Nell’edilizia moderna in Ucraina, l’audit di conformità delle caratteristiche termotecniche dello zoccolo alle norme nazionali (DBN) e agli standard europei (EN) è una fase obbligatoria per garantire l’efficienza energetica e la durabilità degli edifici. Il “Test KOLEO” integra questo audit come parte imprescindibile del processo di analisi. Il principale documento normativo in Ucraina è la DBN V.2.6-31:2021 “Isolamento termico degli edifici”, che stabilisce i requisiti di resistenza alla trasmissione termica delle strutture di involucro, comprese le pareti delle fondazioni e i pavimenti su terreno.

Secondo la DBN V.2.6-31:2021, la resistenza minima alla trasmissione termica (R) per le pareti esterne che fanno parte dello zoccolo è, per la maggior parte delle regioni dell’Ucraina, non inferiore a 3,3 m²·K/W, e per il pavimento su terreno non inferiore a 3,5 m²·K/W. Il “Test KOLEO” verifica questi valori mediante misurazioni delle temperature reali e, se possibile, dei flussi termici. Ad esempio, se il fattore R di calcolo della parete dello zoccolo è pari a 3,5 m²·K/W, ma durante i test si individuano aree con una temperatura della superficie interna significativamente inferiore al valore normativo (ad esempio, inferiore alla temperatura del punto di rugiada), ciò indica una violazione del contorno termico e una non conformità alle norme.

Oltre alle norme DBN, nel “Test KOLEO” possono essere applicati standard europei, come la norma EN ISO 13788:2012 “Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia. Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità critica superficiale e la condensazione interstiziale. Metodo di calcolo”, oppure la EN ISO 6946:2017 “Componenti ed elementi per edilizia. Resistenza termica e trasmittanza termica. Metodo di calcolo”. Questi standard forniscono metodologie dettagliate per il calcolo e la valutazione dei rischi di condensazione dell’umidità, che è fondamentale per la durabilità della struttura e la salute degli occupanti. L’audit nell’ambito del “Test KOLEO” non si limita ai soli valori numerici di resistenza alla trasmissione termica, ma valuta anche l’assenza di ponti termici critici, il corretto funzionamento dei sistemi di drenaggio e dell’impermeabilizzazione, nonché la conformità dei materiali utilizzati alle proprietà termofisiche dichiarate. Si tratta di un approccio integrato che garantisce un’elevata qualità costruttiva e la conformità ai moderni requisiti di efficienza energetica.