PERDITE DI CALORE ATTRAVERSO LE FINESTRE

Le perdite di calore attraverso le strutture finestrate sono un processo fisico complesso, che comprende tre meccanismi principali: conduzione termica, convezione e irraggiamento termico. Ciascuno di questi meccanismi svolge un ruolo nella riduzione della temperatura interna e nell'aumento del consumo energetico. La conduzione termica è il trasferimento di energia termica attraverso i materiali solidi della finestra: vetro, telaio e distanziatori. Si misura con il coefficiente di trasmittanza termica U (W/(m²·K)), che indica quanta energia termica passa attraverso un metro quadrato della struttura per unità di tempo con una differenza di temperatura di un Kelvin. Più basso è il coefficiente U, migliori sono le proprietà di isolamento termico della finestra. Per le finestre moderne ad alta efficienza energetica, il valore U deve essere notevolmente inferiore a 1,1 W/(m²·K), tendendo a 0,8 W/(m²·K) o anche meno per le case passive.

La convezione avviene negli strati d'aria o di gas all'interno del vetro camera, così come sotto forma di infiltrazione – la penetrazione incontrollata di aria fredda attraverso fessure e giunzioni non a tenuta tra il telaio della finestra e la parete, o tra l'anta e il telaio. Il movimento dell'aria all'interno del vetro camera trasferisce calore dalla superficie interna calda a quella esterna fredda. Il riempimento dello spazio tra i vetri con gas inerti, come argon o cripton, riduce notevolmente lo scambio termico convettivo grazie alla loro minore conducibilità termica e maggiore densità rispetto all'aria. L'infiltrazione, invece, è una fonte diretta di perdita di aria calda dall'ambiente e di ingresso di aria fredda, che può rappresentare fino al 20-30% delle perdite di calore totali dell'edificio. Ciò sottolinea l'importanza di un'elevata tenuta all'aria delle strutture finestrate, misurata dal valore n50 – il tasso di ricambio d'aria all'ora con una differenza di pressione di 50 Pascal, che per gli edifici moderni non deve superare 3,0 1/h, e per quelli passivi fino a 0,6 1/h secondo la norma EN 13829.

Il terzo meccanismo – l'irraggiamento termico – è il trasferimento di calore sotto forma di onde elettromagnetiche. L'irraggiamento termico avviene dagli oggetti caldi all'interno dell'ambiente verso le superfici fredde della finestra e dall'ambiente esterno verso quello interno. Per minimizzare le perdite di calore per irraggiamento, si utilizzano vetri camera con rivestimento basso-emissivo (Low-E). Si tratta di un sottile strato di metalli su una delle superfici del vetro, che riflette la radiazione termica a onda lunga verso l'interno dell'ambiente in inverno, e al contrario – impedisce la penetrazione del calore solare in estate. In questo modo, il rivestimento Low-E migliora notevolmente il fattore U complessivo del vetro camera. Tenere conto di tutti questi meccanismi e applicare soluzioni integrate è garanzia di una riduzione efficace delle perdite di calore attraverso le finestre.

La scelta del profilo della finestra è fondamentale per garantire un adeguato isolamento termico. Il mercato moderno offre un'ampia gamma di materiali, ciascuno con le proprie caratteristiche termotecniche, che influiscono sul coefficiente di trasmittanza termica complessivo (valore U) della finestra. I più diffusi sono i profili in PVC (cloruro di polivinile), legno, alluminio e le loro combinazioni composite.

I profili in PVC, grazie alla loro struttura multicamera, sono tra le soluzioni più popolari per l'edilizia efficiente dal punto di vista energetico. Il numero di camere d'aria nel profilo è direttamente correlato alle sue proprietà di isolamento termico: quante più camere ci sono (ad esempio, sistemi a 5, 6, 7 camere) e maggiore è la profondità di montaggio (da 70 mm a 90 mm e oltre), tanto più basso è il coefficiente Uf (trasmittanza termica del telaio). I moderni profili in PVC di alta qualità sono in grado di garantire valori Uf nell'intervallo di 0,8 – 1,3 W/(m²·K). È importante notare che per raggiungere tali valori si utilizzano spesso anche inserti termici e guarnizioni speciali, che minimizzano i ponti termici nelle giunzioni angolari e nei punti di posizionamento dell'armatura.

I profili in legno, in particolare quelli in legno lamellare, si distinguono per elevate proprietà naturali di isolamento termico. La conducibilità termica del legno è notevolmente inferiore a quella del metallo, il che consente di creare profili con eccellenti valori Uf. Per i sistemi di finestre in legno, i valori Uf tipici oscillano tra 0,8 e 1,2 W/(m²·K). L'uso di legno lamellare multistrato non solo aumenta la resistenza e la stabilità della struttura, ma ne riduce anche la conducibilità termica. Il legno è un materiale 'traspirante', che favorisce la regolazione dell'umidità, ma richiede una manutenzione regolare e una protezione dagli agenti esterni.

I profili in alluminio tradizionalmente presentavano un'elevata conducibilità termica, il che li rendeva meno adatti agli edifici efficienti dal punto di vista energetico. Tuttavia, i moderni sistemi in alluminio superano questo svantaggio grazie all'uso di taglio termico – speciali inserti in poliammide o fibra di vetro, che isolano il contorno esterno e interno del profilo. Ciò consente di raggiungere valori Uf nell'intervallo di 1,0 – 1,8 W/(m²·K), e in alcuni sistemi premium anche inferiori. L'alluminio è apprezzato per l'elevata resistenza, la durata, la resistenza alla corrosione e la possibilità di creare strutture sottili ed eleganti, ideali per il moderno design d'interni.

I profili compositi, come legno-alluminio o PVC-alluminio, combinano i vantaggi di diversi materiali. Ad esempio, le finestre in legno-alluminio hanno il calore del legno all'interno e la resistenza dell'alluminio all'esterno, garantendo un'elevata efficienza energetica e requisiti minimi di manutenzione. I loro coefficienti Uf possono essere molto bassi, avvicinandosi ai valori dei profili in legno (0,7 – 1,1 W/(m²·K)). Nella scelta del profilo per l'Ucraina, occorre attenersi ai requisiti del DBN V.2.6-31:2021, che stabilisce i valori normativi di resistenza alla trasmissione termica R (valore inverso di U) per finestre e porte balcone in base alla zona climatica. Ad esempio, per la maggior parte delle regioni dell'Ucraina (zona I) la R minima deve essere di almeno 0,75 m²·K/W, che corrisponde a U ≤ 1,33 W/(m²·K), ma per elevati livelli di efficienza energetica si dovrebbero scegliere finestre con U ≤ 0,8 W/(m²·K).

Il vetro camera, che costituisce fino all'80% della superficie della finestra, è l'elemento principale che determina le sue caratteristiche termotecniche, in particolare il valore U complessivo. L'evoluzione delle tecnologie di produzione dei vetri camera ha consentito di ridurre notevolmente le perdite di calore rispetto al vetro singolo, trasformandoli in un componente high-tech dell'edificio efficiente dal punto di vista energetico. I criteri principali che influiscono sul valore U del vetro camera (valore Ug) sono il numero di camere, la presenza di un rivestimento a risparmio energetico, il tipo di riempimento dello spazio tra i vetri e il materiale del distanziatore.

In base al numero di camere, i vetri camera si dividono in monocamera (due vetri), bicamera (tre vetri) e, più raramente, tricamera (quattro vetri). Ogni camera aggiuntiva crea uno strato d'aria o di gas, che funge da isolante termico, riducendo la conducibilità termica. Un vetro camera monocamera standard (4-16-4, dove 4 mm è lo spessore del vetro, 16 mm è la larghezza dell'intercapedine) ha un Ug di circa 2,8 – 3,2 W/(m²·K). Quello bicamera (4-10-4-10-4) – già circa 1,8 – 2,0 W/(m²·K). Tuttavia, per i requisiti moderni di efficienza energetica ciò non è sufficiente.

È di importanza critica l'uso di un rivestimento basso-emissivo (Low-E), applicato su una delle superfici interne del vetro. Questo rivestimento, il più spesso a base d'argento, riflette la radiazione termica a onda lunga, mantenendo il calore all'interno in inverno e impedendone l'ingresso dall'esterno in estate. Grazie al rivestimento Low-E, il valore Ug di un vetro camera bicamera con argon può scendere a 0,5 – 0,7 W/(m²·K). Si tratta di un notevole passo avanti rispetto ai vetri camera tradizionali. I vetri camera a risparmio energetico possono anche avere rivestimenti multifunzionali, che forniscono una protezione aggiuntiva dalla radiazione solare (schermatura solare) in estate, particolarmente rilevante per le grandi aperture finestrate e per il sistema di ventilazione.

Il riempimento dello spazio tra i vetri con gas inerti, come argon (Ar), cripton (Kr) o xeno (Xe), riduce notevolmente la conducibilità termica e la convezione all'interno del vetro camera. Questi gas hanno una conducibilità termica minore e una densità maggiore rispetto all'aria, il che consente di ottenere valori Ug migliori. L'argon è la soluzione più diffusa ed economicamente vantaggiosa, riducendo il valore Ug di 0,2 – 0,3 W/(m²·K). Il cripton, essendo più costoso, garantisce valori ancora migliori, consentendo di ridurre lo spessore del vetro camera senza perdere isolamento termico. I valori Ug più elevati (fino a 0,3 W/(m²·K) e inferiori) si ottengono in vetri camera tricamera con due rivestimenti Low-E e riempimento di cripton, così come nei vetri camera sottovuoto, che, sebbene raramente utilizzati, sono i più efficienti dal punto di vista termico.

Il distanziatore caldo (Warm Edge Spacer) è un altro elemento importante. Separa il vetro sul perimetro del vetro camera. I distanziatori tradizionali in alluminio sono 'ponti termici', poiché l'alluminio ha un'elevata conducibilità termica. I moderni distanziatori 'caldi' sono realizzati in materiali compositi o plastiche speciali, che hanno una conducibilità termica notevolmente inferiore. L'uso del distanziatore caldo riduce il coefficiente di trasmittanza termica lineare sul perimetro del vetro camera (valore Ψ), il che a sua volta migliora il valore U complessivo della finestra e previene la formazione di condensa sui bordi del vetro camera, aumentando la durata e il comfort d'uso.

I ponti termici sono uno dei problemi più insidiosi che causano significative perdite di calore negli edifici, e le strutture finestrate sono zone tipiche della loro formazione. Un ponte termico è una zona della struttura dell'involucro attraverso la quale il flusso termico passa in modo più intenso rispetto alle zone adiacenti. Nelle finestre, tali ponti possono formarsi in diversi punti chiave: nel telaio della finestra, nel punto di giunzione tra telaio e parete, nelle zone di fissaggio e attorno ai davanzali.

Il telaio della finestra stesso può essere fonte di ponti termici, se contiene elementi metallici (ad esempio, l'armatura in acciaio nei profili in PVC o profili in alluminio integrali senza taglio termico). Questi materiali, avendo un'elevata conducibilità termica, creano un percorso per la 'fuga' del calore dall'ambiente. I moderni profili in PVC risolvono questo problema grazie alla struttura multicamera e a speciali inserti termici, mentre i profili in alluminio – tramite l'integrazione di tagli termici in poliammide. Tuttavia, anche in presenza di profili di qualità, un montaggio scorretto o la mancata considerazione dei dettagli del nodo di attacco può portare alla formazione di significativi ponti termici.

La zona più critica è la giunzione tra il telaio della finestra e la parete. Qui i ponti termici si formano a causa di:

• Isolamento insufficiente del giunto di montaggio: Se la schiuma di montaggio non riempie tutto lo spazio o presenta difetti, si formano cavità riempite di aria in movimento o, peggio, zone di congelamento diretto.
• Assenza o scarsa qualità dell'isolamento perimetrale: L'uso di materiali permeabili al vapore all'esterno e impermeabili al vapore all'interno (principio 'isolamento più stretto all'interno che all'esterno') è fondamentale per far uscire l'umidità dal giunto di montaggio e prevenire la condensa.
• Proprietà termiche della parete nella zona di attacco: Se la parete esterna ha una bassa resistenza alla trasmissione termica in questa zona, o se il serramento è installato troppo vicino al bordo esterno dell'apertura senza un isolamento aggiuntivo dei fianchi, ciò creerà un ponte termico. La soluzione ottimale è il posizionamento della finestra nel piano dell'isolamento esterno o l'uso del montaggio 'caldo' con lo sporgere del telaio della finestra.

Le zone di fissaggio, in particolare se si utilizzano ancoraggi o tasselli metallici, possono anch'esse formare ponti termici puntuali. Sebbene il loro impatto sia generalmente minore rispetto a un giunto di montaggio isolato in modo errato, per gli edifici con requisiti elevati di efficienza energetica (ad esempio, per le case in legno lamellare o gli standard ZEB) ciò richiede anch'esso attenzione. È preferibile l'uso di elementi di fissaggio con conducibilità termica minima o di sistemi di fissaggio che non attraversino tutto lo spessore dello strato isolante. È inoltre importante progettare e montare correttamente i davanzali esterni e interni. I davanzali metallici esterni senza taglio termico possono disperdere calore dalla parete, mentre quelli interni possono condurre freddo, se non sono isolati dall'ambiente esterno.

Secondo il DBN V.2.6-31:2021, i coefficienti di trasmittanza termica lineare (valori Ψ) dei ponti termici devono essere minimizzati o presi in considerazione nel calcolo del valore U complessivo della finestra e dell'edificio nel suo insieme. È importante effettuare un controllo termografico dopo il montaggio, per individuare ed eliminare i ponti termici nascosti, garantendo il raggiungimento dei valori di efficienza energetica di progetto. L'eliminazione dei ponti termici non è solo un aumento del comfort, ma anche un risparmio diretto di risorse energetiche.

La qualità del montaggio della struttura finestrata è altrettanto importante quanto le sue caratteristiche termotecniche. Anche la finestra più costosa e più isolante non potrà svolgere efficacemente le proprie funzioni se installata in modo errato. La tecnologia di montaggio influisce direttamente sulla tenuta all'aria e sull'efficienza energetica complessiva del serramento e dell'edificio nel suo insieme. I requisiti principali per il giunto di montaggio in Ucraina sono regolati dalla DSTU B V.2.6-146:2010 'Finestre e porte. Metodi di prova per la permeabilità all'aria e all'acqua'. Tuttavia, per raggiungere gli standard moderni di efficienza energetica, in particolare per le case a basso consumo energetico o passive, è necessario applicare metodi più avanzati, noti come montaggio 'caldo' o 'euromontaggio'.

Il principio di base del montaggio 'caldo' consiste nella sigillatura multistrato del giunto di montaggio. Questo metodo prevede la creazione di tre strati funzionali:

• Strato esterno permeabile al vapore: Garantisce la protezione del giunto di montaggio dall'umidità atmosferica (pioggia, neve) e dalla radiazione ultravioletta, consentendo al contempo al vapore di fuoriuscire liberamente dall'interno verso l'esterno. Per questo si utilizzano speciali bande permeabili al vapore (ad esempio, il nastro precompresso di sigillatura) o sigillanti specializzati. Questo strato previene l'umidificazione dell'isolante e ne preserva le proprietà di isolamento termico.
• Strato centrale isolante: Garantisce l'isolamento termico e acustico principale del giunto. Per questo si utilizza più spesso una schiuma poliuretanica di montaggio di qualità a celle chiuse. È importante che la schiuma riempia completamente tutto lo spazio, senza lasciare cavità che potrebbero diventare fonti di perdite convettive e ponti termici. Lo spessore dello strato di schiuma deve essere sufficiente per raggiungere la resistenza alla trasmissione termica necessaria, secondo i calcoli di progetto.
• Strato interno impermeabile al vapore: Impedisce la penetrazione del vapore acqueo dall'ambiente nel giunto di montaggio, proteggendo lo strato isolante dall'umidificazione e dalla perdita delle proprie caratteristiche. Per questo si utilizzano nastri impermeabili al vapore o sigillanti speciali. Il principio 'isolamento più stretto all'interno che all'esterno' è fondamentale per il corretto funzionamento del giunto a tre strati e per prevenire la condensa all'interno della parete e sui fianchi delle finestre.

La tenuta all'aria del nodo della finestra è critica per l'efficienza energetica complessiva. Le giunzioni non a tenuta portano all'infiltrazione, che non solo causa perdite di calore direttamente, ma crea anche disagio a causa degli spifferi. Il metodo di prova per la tenuta all'aria, in particolare il test Blower Door (EN 13829), consente di valutare quantitativamente la tenuta dell'edificio, determinando il tasso di ricambio d'aria n50. Per gli edifici che aspirano a un'elevata efficienza energetica, questo valore deve essere il più basso possibile, il che dipende direttamente dalla qualità delle finestre e dal loro montaggio. Per le case passive, n50 non deve superare 0,6 1/h. Anche un corretto fissaggio della finestra è importante. Gli elementi di fissaggio (ancoraggi, piastre di montaggio) devono fissare saldamente il telaio nell'apertura, prevenendo deformazioni e la formazione di fessure. In questo caso è necessario tenere conto delle proprietà termotecniche dei fissaggi, minimizzando i ponti termici puntuali.

L'analisi dettagliata del nodo di attacco 'finestra-parete' comprende anche la preparazione dell'apertura della finestra – la sua pulizia, livellamento e primerizzazione. È importante che le superfici a cui vengono fissati i nastri siano asciutte e pulite per garantire un'adesione affidabile. Trascurare queste fasi, così come l'uso di materiali di scarsa qualità, può portare a un rapido degrado del giunto di montaggio e a significative perdite di calore già dopo pochi anni di esercizio. Investire in un montaggio di qualità delle finestre significa investire nell'efficienza energetica a lungo termine e nel comfort dell'edificio. Ciò è particolarmente rilevante nella costruzione di fondamenta solide.

In Ucraina, l'efficienza energetica degli edifici, comprese le strutture finestrate, è regolamentata da una serie di documenti normativi, il principale dei quali è il DBN V.2.6-31:2021 'Isolamento termico degli edifici'. Questo documento stabilisce i requisiti minimi di resistenza alla trasmissione termica (R) e i valori massimi del coefficiente di trasmittanza termica (U) per le strutture dell'involucro, tenendo conto delle condizioni climatiche dell'Ucraina.

L'Ucraina è divisa in due zone climatiche dal punto di vista dei requisiti di isolamento termico:

• Zona I: Comprende la maggior parte del territorio del paese, incluse le regioni settentrionali e centrali (ad esempio, le regioni di Kyiv, Chernihiv, Sumy, Kharkiv, Poltava). Per questa zona i requisiti di isolamento termico sono più severi a causa di un periodo di riscaldamento più lungo e temperature invernali medie più basse.
• Zona II: Comprende le regioni meridionali e la Transcarpazia (ad esempio, le regioni di Odesa, Kherson, Mykolaiv, la Repubblica Autonoma di Crimea, la regione della Transcarpazia), dove il clima è più mite.

Secondo il DBN V.2.6-31:2021, per le finestre e le porte balcone di edifici residenziali e pubblici sono stabiliti i seguenti valori minimi di resistenza alla trasmissione termica (R):

• Zona I: R ≥ 0,75 m²·K/W (corrispondente a U ≤ 1,33 W/(m²·K))
• Zona II: R ≥ 0,60 m²·K/W (corrispondente a U ≤ 1,67 W/(m²·K))

È importante comprendere che questi valori sono i minimi ammissibili per ottenere il permesso di esercizio dell'edificio. Per raggiungere elevati standard di efficienza energetica (ad esempio, per edifici di classe A o case passive) si raccomanda di utilizzare finestre con valori notevolmente migliori, precisamente: U ≤ 0,8 W/(m²·K), e idealmente U ≤ 0,6 W/(m²·K). Raggiungere tali valori richiede l'uso di vetri camera bicamera o tricamera con due rivestimenti Low-E, riempimento con argon o cripton e distanziatori 'caldi', nonché profili di finestre multicamera.

Il DBN regola anche i requisiti di tenuta all'aria. Sebbene le normative specifiche per le finestre relative all'infiltrazione possano essere mediate attraverso la tenuta all'aria complessiva dell'edificio, finestre di qualità e il loro montaggio professionale sono fondamentali per il rispetto di queste norme. L'infiltrazione incontrollata di aria attraverso le fessure nelle strutture finestrate e nei giunti di montaggio è una fonte significativa di perdite di calore, che non è sempre completamente considerata dal coefficiente U.

Oltre al valore U, in fase di progettazione occorre considerare anche il fattore solare della finestra (valore g) e il coefficiente di trasmissione luminosa (valore Lt). Sebbene non influiscano direttamente sulle perdite di calore in inverno, hanno un impatto significativo sul bilancio energetico complessivo dell'edificio, in particolare in estate, regolando l'ingresso del calore solare e il fabbisogno di condizionamento. Il DBN V.2.6-31:2021 sottolinea anche la necessità di condurre un audit energetico e di ottenere il passaporto energetico dell'edificio, dove sono riportate tutte le caratteristiche energetiche, comprese le perdite di calore attraverso le finestre. Ciò consente non solo di valutare la conformità dell'edificio alle norme, ma anche di pianificare misure per migliorarne l'efficienza energetica. Il rigoroso rispetto di queste norme e l'aspirazione a superarle sono garanzia della costruzione di abitazioni confortevoli ed economiche in Ucraina.

Le ricerche e gli sviluppi moderni nel campo delle tecnologie per finestre ampliano costantemente le possibilità per un'ulteriore riduzione delle perdite di calore, aprendo la strada alla creazione di edifici a consumo energetico quasi nullo (ZEB – Zero Energy Buildings). Queste soluzioni innovative vanno oltre i tradizionali vetri camera e profili, offrendo approcci intelligenti e dinamici alla gestione del flusso termico.

Una delle direzioni promettenti sono i vetri camera dinamici. Tra questi vi sono i sistemi elettrocromici, termocromici e fotocromici. Il vetro elettrocromico può modificare il proprio grado di oscuramento (e, di conseguenza, il coefficiente di trasmissione dell'energia solare e della luce) sotto l'azione della corrente elettrica. Ciò consente di regolare automaticamente l'ingresso del calore solare in estate e minimizzare il sovrariscaldamento, mentre in inverno – di sfruttare al massimo il riscaldamento solare passivo, quando opportuno. Sebbene tali sistemi siano costosi, garantiscono un livello di comfort e gestione energetica senza pari.

I vetri camera sottovuoto (Vacuum Insulating Glazing – VIG) rappresentano una tecnologia in cui tra due lastre di vetro si crea un vuoto profondo (pressione di circa 10^-4 Pa). Questo vuoto elimina praticamente le perdite di calore convettive e conduttive attraverso lo spazio tra i vetri, consentendo di raggiungere valori Ug fino a 0,4 W/(m²·K) e anche inferiori, mentre lo spessore del vetro camera può essere notevolmente inferiore rispetto agli analoghi tradizionali bi- o tricamera. Ciò rende il VIG una soluzione ideale per la ristrutturazione di edifici storici, dove è importante preservare l'aspetto originale delle finestre, o per edifici con limitazioni di peso e spessore delle strutture. Sebbene la produzione di VIG sia complessa e costosa, il loro potenziale nella riduzione delle perdite di calore è enorme.

Sistemi integrati: Il futuro delle finestre è legato alla loro integrazione nell'impianto tecnologico generale dell'edificio. Ciò può includere finestre con sistemi di ventilazione integrati con recupero di calore, collettori solari che generano energia o riscaldano l'acqua, o persino elementi fotovoltaici (BIPV – Building Integrated Photovoltaics), integrati direttamente nel vetro. Tali soluzioni trasformano la finestra da elemento passivo dell'involucro edilizio a elemento attivo, che produce energia o garantisce il microclima.

Materiali a cambiamento di fase (PCM): Si studiano le possibilità di integrare materiali a cambiamento di fase nelle strutture finestrate. I PCM possono assorbire e rilasciare grandi quantità di energia termica al variare dello stato di aggregazione (ad esempio, fusione e congelamento). Ciò consente di accumulare il calore solare eccedente durante il giorno e rilasciarlo di notte, oppure, al contrario, di assorbire calore in estate, riducendo il fabbisogno di condizionamento. Sebbene la tecnologia sia ancora in fase di sviluppo e di progetti pilota, promette un notevole miglioramento dell'inerzia termica delle finestre e della loro capacità di termoregolazione.

Queste innovazioni, sebbene spesso abbiano un costo iniziale elevato, offrono vantaggi significativi a lungo termine sotto forma di un notevole risparmio energetico, un maggiore comfort e una riduzione dell'impronta di carbonio dell'edificio. Con lo sviluppo delle tecnologie e l'aumento dei volumi di produzione, si prevede che queste soluzioni diventeranno più accessibili, favorendo una più ampia adozione degli standard ZEB nel settore edilizio dell'Ucraina e del mondo.

La zona critica per la formazione di perdite di calore è il nodo di attacco del serramento alla parete. Anche la finestra di qualità più elevata con un basso valore U sarà inefficace se questo nodo viene progettato ed eseguito con difetti. Un giunto di montaggio corretto deve garantire non solo il fissaggio meccanico, ma anche un affidabile isolamento termico, idrico e al vapore. Esaminiamo più in dettaglio un tipico nodo di attacco e i principi della sua realizzazione senza difetti, secondo le norme edilizie moderne.

1. Preparazione dell'apertura della finestra: Prima dell'installazione del telaio, l'apertura deve essere accuratamente pulita da polvere, sporco e residui di materiali da costruzione. Le superfici devono essere piane e solide. Le irregolarità possono causare disallineamenti del telaio e la formazione di fessure. È preferibile trattare le superfici con un primer per migliorare l'adesione dei materiali di montaggio.

2. Posizionamento del telaio della finestra: Il posizionamento ottimale della finestra nell'apertura è nel piano dello strato isolante esterno della parete. Se ciò non è possibile (ad esempio, in case con pareti monostrato senza isolamento esterno), la finestra viene installata più vicino al bordo esterno dell'apertura. Questo approccio minimizza la lunghezza della parte 'fredda' del fianco e riduce il rischio di formazione di un ponte termico sul perimetro del telaio. Lo sporgere della finestra su speciali mensole o telai di montaggio a bassa conducibilità termica è una pratica avanzata per le case passive.

3. Giunto di montaggio multistrato: Come già osservato, il giunto deve essere composto da tre strati:

• Strato esterno: Sono nastri di sigillatura autoespandenti permeabili al vapore, oppure nastri per l'impermeabilizzazione esterna e la permeabilità al vapore, incollati al telaio e al fianco. Proteggono la schiuma di montaggio dall'umidità e dalla radiazione UV, consentendo al vapore di fuoriuscire liberamente verso l'esterno.
• Strato centrale: Schiuma poliuretanica di montaggio di alta qualità. Deve essere applicata in modo continuo, senza interruzioni né cavità, garantendo il massimo isolamento termico. Dopo l'applicazione, la schiuma si espande, riempiendo tutte le cavità. È importante utilizzare una schiuma destinata ai lavori esterni, che presenti un'elevata resistenza alle variazioni di temperatura.
• Strato interno: Nastri impermeabili al vapore, incollati al telaio e al fianco interno. La loro funzione è impedire la penetrazione del vapore acqueo dall'ambiente nel giunto di montaggio, che potrebbe portare alla condensa e all'umidificazione della schiuma, alla perdita delle sue proprietà isolanti e allo sviluppo di muffa. Ciò è fondamentale per la durata e l'efficacia del giunto.

4. Isolamento dei fianchi: Anche con un giunto di montaggio ideale, fianchi non isolati o insufficientemente isolati possono diventare fonte di ponti termici. I fianchi esterni devono essere isolati con materiali ad alte proprietà di isolamento termico (ad esempio, polistirene espanso estruso o lana minerale) e protetti dagli agenti atmosferici. È preferibile isolare anche i fianchi interni, per aumentare la temperatura della loro superficie e prevenire la condensa.

5. Distanziatore caldo e il suo legame con il nodo: L'uso di un distanziatore 'caldo' nel vetro camera non fa parte del giunto di montaggio, ma la sua presenza riduce notevolmente il ponte termico lineare sul perimetro del vetro camera, dove esso si collega al telaio. Ciò migliora ulteriormente il valore U complessivo della finestra e riduce il rischio di formazione di condensa sul vetro vicino al telaio, il che fa parte di un approccio integrato per evitare le perdite di calore.

6. Fissaggio della finestra: Gli elementi di fissaggio metallici (ancoraggi, piastre di montaggio) sono di per sé ponti termici. Il loro numero e posizionamento devono essere sufficienti per un fissaggio affidabile, ma occorre minimizzare il loro impatto sull'involucro termico. L'uso di speciali blocchi di montaggio o mensole in materiale termoisolante per il fissaggio della finestra consente di evitare il contatto diretto dei fissaggi metallici con la parete, il che migliora notevolmente i parametri termotecnici del nodo.

Il rispetto di questi principi nella progettazione e nell'esecuzione dei nodi di attacco 'finestra-parete' è obbligatorio per raggiungere l'efficienza energetica dichiarata dell'edificio e garantire il comfort dei suoi abitanti. Trascurare questi aspetti porterà a perdite di calore significative, sebbene spesso invisibili.

Per una comprensione approfondita dell'efficacia dei sistemi di finestre è necessario condurre un'analisi comparativa dei loro parametri termotecnici, in particolare del coefficiente di trasmittanza termica (valore U). Questo benchmark consente di valutare oggettivamente i diversi materiali e le costruzioni utilizzate nelle finestre e di scegliere la soluzione ottimale per le specifiche condizioni climatiche e i requisiti di efficienza energetica.

La trasmittanza termica dell'infisso (Uw) è un indicatore complesso, che tiene conto della trasmittanza termica del vetro camera (Ug), della trasmittanza termica del profilo del telaio (Uf) e del coefficiente di trasmittanza termica lineare sul perimetro del vetro camera (Ψg), che dipende dal distanziatore. La formula per calcolare Uw: Uw = (Ag * Ug + Af * Uf + Lg * Ψg) / (Ag + Af), dove Ag è la superficie del vetro, Af è la superficie del telaio, Lg è la lunghezza del perimetro del vetro camera.

Esaminiamo i valori U tipici per i diversi componenti delle finestre:

• Vetri camera (valore Ug):
  • Vetro singolo: ~5,8 W/(m²·K)
  • Monocamera standard (4-16-4): ~2,8 – 3,2 W/(m²·K)
  • Monocamera con Low-E e argon (4-16Ar-4Low-E): ~1,1 – 1,3 W/(m²·K)
  • Bicamera standard (4-10-4-10-4): ~1,8 – 2,0 W/(m²·K)
  • Bicamera con due Low-E e argon (4-12Ar-4Low-E-12Ar-4Low-E): ~0,5 – 0,7 W/(m²·K)
  • Vetro camera sottovuoto (VIG): ~0,4 W/(m²·K) e inferiore

  Come si vede, l'uso di rivestimenti Low-E e gas inerti è fondamentale per ridurre l'Ug. I doppi rivestimenti Low-E nei vetri camera bicamera consentono di raggiungere valori che in precedenza erano accessibili solo per le pareti.

• Profili delle finestre (valore Uf):
  • PVC a 3 camere (60 mm): ~1,6 – 1,9 W/(m²·K)
  • PVC a 5 camere (70 mm): ~1,2 – 1,5 W/(m²·K)
  • PVC a 6/7 camere (80-90 mm) con inserti termici: ~0,8 – 1,1 W/(m²·K)
  • Profilo in legno (standard): ~1,1 – 1,4 W/(m²·K)
  • Profilo in legno (efficiente dal punto di vista energetico): ~0,8 – 1,0 W/(m²·K)
  • Profilo in alluminio senza taglio termico: ~4,0 – 6,0 W/(m²·K)
  • Profilo in alluminio con taglio termico: ~1,0 – 1,8 W/(m²·K)
  • Compositi (legno-alluminio): ~0,7 – 1,1 W/(m²·K)

  È evidente che per gli edifici efficienti dal punto di vista energetico si dovrebbero scegliere profili con Uf non superiore a 1,1 W/(m²·K).

• Distanziatori (valore Ψg):
  • In alluminio: ~0,06 – 0,08 W/(m·K)
  • 'Caldo' (composito/plastica): ~0,03 – 0,04 W/(m·K)

  Sebbene il valore Ψg sia piccolo, influisce notevolmente sul Uw complessivo, in particolare per le finestre di grandi dimensioni, e sul rischio di condensa sul perimetro del vetro camera.

Trasmittanza termica complessiva dell'infisso (Uw): Per una finestra standard con profilo in PVC a 5 camere (Uf=1,3) e vetro camera bicamera con Low-E e argon (Ug=0,7) con distanziatore caldo (Ψg=0,04), Uw può essere di circa 0,9 – 1,0 W/(m²·K), conforme ai requisiti minimi del DBN V.2.6-31:2021 per la Zona I. Per raggiungere gli standard della casa passiva (Uw ≤ 0,8 W/(m²·K), o meglio ≤ 0,6 W/(m²·K)) è necessario utilizzare i migliori componenti: profili a 6/7 camere, vetri camera tricamera con due rivestimenti Low-E e cripton, e obbligatoriamente distanziatori 'caldi'. Ciò consentirà di creare una struttura finestrata che minimizza le perdite di calore e contribuisce a una significativa riduzione del consumo energetico dell'edificio.