Ponti termici e muffe: quali problemi può risolvere la fibra di cellulosa?

Pubblicato su : 10/03/2024

Ponti termici e muffe: quali problemi può risolvere la fibra di cellulosa?

AUTORE: Ing. Elena Tallone, Esperto Junior Casaclima, Socio Sanambiens

INCIPIT: Per rispondere è fondamentale definire cos’è una muffa, perché è così difficile da debellare e quale è l’influenza di un insufflaggio in fibra di cellulosa sulla temperatura di parete e sui ponti termici, analizzando il cambiamento di comportamento di un nodo da “non isolato” ad “isolato”. Per completare il quadro si suggeriscono alcune considerazioni su due temi apparentemente in opposizione: tenuta all’aria ed igroscopicità. Infine, alcuni esempi di ponti termici rilevati tramite termografia.

1 – MUFFA: CHE COS’È E PERCHÈ È COSÌ DIFFICILE DA DEBELLARE

Foto 1 – muffa su ponte termico

Spesso la muffa è un coinquilino domestico sottovalutato. La muffa più comune, quella chiamata igienico-sanitaria, non è salutare da respirare, soprattutto in fase notturna quando il corpo si sta rigenerando e le difese immunitarie sono più basse. Alcuni tipi di muffa più rari, ma non così rari da non essere presi in considerazione, possono creare problemi di tipo neurologico oltre che respiratorio.

La muffa possiede due caratteristiche principali: la prima è quella di essere una spora, quindi viaggiare nell’aria; la seconda è essere una pioniera, quindi si allocarsi nel punto più facile da conquistare e da lì diffondersi nell’ambiente, in quella che è una colonizzatrice a tutti gli effetti.

La muffa riesce ad attecchire quando la temperatura superficiale di parete è bassa, in concomitanza con una percentuale alta di umidità relativa dell’aria. Si crea così un intervallo termo-igrometrico critico molto ben definito che permette alla muffa di proliferare, nel caso in cui questa combinazione di temperatura e umidità persista per lunghi periodi di tempo. Un esempio tipico sono gli inverni piovosi e freddi ma non freddissimi. In un clima molto freddo ma secco la muffa non riesce a sopravvivere. Se la combinazione temperatura-umidità è favorevole ma si manifesta solo per periodi brevi di tempo, la muffa non riesce a prendere campo. Quando invece la muffa riesce ad attecchire, le sue “radici”, che si chiamano “ife”, penetrano nell’intonaco e la spora madre si annida in profondità sotto il primo o addirittura il secondo centimetro di intonaco. Ecco perché agire solo sulla superficie muraria non risolve il problema ma, spesso, peggiora la situazione: in realtà quelle che vengono eliminate sono le spore figlie, ma la madre e le radici permangono, reagendo e proliferando con più veemenza. Similmente agli umani, la muffa ama gli ambienti acidi.

Si può dire che la muffa prediliga i ponti termici? Non proprio; in realtà, predilige tutte quelle condizioni che le permettono di vivere nell’intervallo, a lei favorevole, di temperatura ed umidità; quindi, i ponti termici in determinate condizioni così come, per esempio, una parete coperta da un armadio a tutta altezza che la fa rimanere fredda, sono per essa posizioni particolarmente allettanti.

Per debellarla, dunque, bisogna agire su due vie:

• creare degli ambienti basici: essendo la calce una sostanza a ph fortemente basico, utilizzare un intonaco di calce e una finitura in grassello di calce rende lo strato di muratura, all’origine potenzialmente interessante per la muffa, non ospitale e addirittura nocivo.
• eliminare la possibile esistenza di quella combinazione critica di temperatura e di umidità relativa idonea al proliferare della muffa; è qui che entra in gioco l’isolamento termico progettato con determinate caratteristiche.

Ne consegue che la riqualificazione energetica può diventare davvero un valido strumento per combattere problemi dovuti a muffa e condensa a patto di considerarne tutti gli aspetti peculiari in fase di progettazione.

2 – INSUFFLAGGIO E PONTI TERMICI – COMPORTAMENTO DEL NODO ISOLATO

Quando si riqualifica l’esistente si parte sempre da una situazione iniziale che presenta un suo equilibrio fisico-termico-igrometrico. La sequenza delle fasi di riqualificazione, tese a creare un nuovo equilibrio fisico-tecnico, deve essere progettata e attuata in modo da non creare problematiche prima inesistenti.

Prima di affrontare l’analisi di un nodo è necessario definire cosa è un ponte termico: un ponte termico è una deformazione del flusso di calore indisturbato dovuto a disomogeneità materiche o geometriche. È assimilabile ad una fragilità termo-igrometrica.

Si consideri un nodo costituito da pilastro e muro a casa vuota, ossia con intercapedine, nello stato non isolato così come definito in figura, posizionato in zona climatica D:

Figura 1 – Nodo muro a cassa vuota – pilastro stato non isolato

Analizziamo l’andamento della temperatura negli strati:

possiamo vedere come la temperatura, partendo da 18°C circa sulla superficie muraria interna, cali verso valori intorno ai 15 gradi già nello spessore del mattone interno; ne consegue che l’intercapedine è in zona fredda.

Il flusso che esce dal nodo è pari a 37W.

Viene anche fornito il valore della trasmittanza lineica Psi che servirà più avanti: 0,508.

Figura 2 – Nodo muro a cassa vuota – pilastro stato non isolato – Isoterme

Analizzando la temperatura minima:

Figura 3 – Nodo muro a cassa vuota – pilastro stato non isolato – Tmin

In prossimità della mezzeria del pilastro si vede come la temperatura minima al nodo sia di poco superiore alla temperatura critica per la formazione di muffa e condensa: 15,22°C al nodo contro 15,1°C richiesti.

Ora si analizza lo stesso nodo isolato con fibra di cellulosa insufflata nell’intercapedine:

Figura 4 – Nodo muro a cassa vuota – pilastro stato isolato

L’andamento della temperatura nella stratigrafia diventa:

Figura 5 – Nodo muro a cassa vuota – pilastro stato isolato – Isoterme

Le temperature sul lato interno del muro si innalzano notevolmente, arrivando a più di 19°C, permanendo all’interno dello spessore murario molto più in profondità; l’intercapedine risulta in parte calda e in parte fredda e questo comporta che il punto di rugiada cada all’interno dello spessore di isolante.

Il flusso di calore che fuoriesce verso l’esterno scende a 15W.

La trasmittanza lineica PSI è aumentata a 1.

Inoltre come si può vedere dall’immagine sottostante la temperatura minima di parete è leggermente migliorata essendo pari a 15.3°C. Di certo non è peggiorata.

Figura 6 – Nodo muro a cassa vuota – pilastro stato isolato – Tmin

Riassumendo, tra gli stati “non isolato” e “isolato”, succede che:

– il flusso in uscita passa da 37W a 15W riducendosi del 60%;

– la temperatura minima superficiale rimane praticamente invariata, anzi, migliora leggermente passando da 15,2°C a 15,3°C.

Di fatto, il nodo migliora.

Allora perché si dice che il ponte termico peggiora? Qual è l’aspetto critico?

3 – VALUTAZIONE DELLA TRASMITTANZA LINEICA PSI DEL PONTE TERMICO

Riprendiamo la grandezza PSI ossia la trasmittanza lineica:

nello stato non isolato PSI=0,508 (vedi figure precedenti);

nello stato isolato PSI= 1,003 (vedi figure precedenti).

Da cui si deduce che PSI aumenta isolando il nodo.

In effetti PSI è percepibile come una densità, infatti è espressa in W/mK.

Facendo un parallelismo in cui la strada simula il nodo e le persone il flusso, possiamo pensare a un esempio come in figura:

Figura 7 – Parallelismo: strada = nodo, persone = flusso

Come si può vedere dallo schema, nello stato isolato, ho una strada più stretta e un numero di persone che la percorrono molto inferiore; ma il rapporto di densità ossia numero di persone diviso la larghezza della strada aumenta. Questo rapporto simula lo PSI.

Lo PSI indica uno scarto comportamentale fisico-tecnico tra due diverse situazioni, tipicamente un confine caldo su un confine freddo, che insistono su una superficie concentrata.

L’aumento di PSI indica che il nodo non è peggiorato ma che la diminuzione del flusso viene costretta nel passaggio su superfici ridotte.

È questo l’aspetto critico dei nodi perché, nelle fasce climatiche più severe, può portare a problemi concentrati di condensa interstiziale in quanto, come messo in evidenza precedentemente, il punto di rugiada ricade dentro lo strato isolante.

L’approccio più efficace è usare un isolante igroscopico che, per sua natura, è in grado di gestire l’eventuale condensa.

L’igroscopicità di un materiale è la sua capacità di assorbire e rilasciare umidità in relazione alle condizioni del contorno senza perdere di capacità isolante e senza destrutturarsi: un materiale igroscopico è un igro-regolatore dell’ambiente che agisce per reazione alle condizioni termo-igrometriche dell’ambiente stesso in tempi molto rapidi.

Quindi, nelle intercapedini, è necessario e fondamentale isolare con materiali igroscopici certificati sull’igroscopicità, in modo da poter progettare (o verificare sull’esistente) la capacità igroscopica del nodo.

4 – VERIFICA CAPACITÀ IGROSCOPICA DEL PACCHETTO MURARIO E DEL NODO

Per eseguire la verifica è fondamentale che l’isolante sia certificato nella sua capacità di assorbimento di acqua in relazione alla densità di posa. Le fibre possono presentare valori molto differenti sotto questo aspetto, benché siano abbastanza allineate su altri valori fisico-tecnici come, ad esempio, il valore di conducibilità termica.

Il controllo parte dallo studio della stratigrafia: si verifica il carico igrometrico sostenibile dalla stratigrafia in regime indisturbato sullo spessore dell’intercapedine; in pratica, si calcola quanta umidità riesce a essere gestita dalla massa dell’isolante. Questo passaggio permette di far lavorare in sicurezza sia la stratigrafia sia il nodo dal punto di vista igrometrico: se la massa dell’isolante riesce a gestire quel dato carico di umidità, non si avranno problemi di condensa interstiziale né in stratigrafia né sui nodi perché la fibra distribuisce il carico igrometrico diffondendolo al suo interno. Facendo un parallelo con i carichi strutturali, è come confrontare il carico agente esterno (la condensa cumulata) con la resistenza dell’elemento strutturale (la capacità igroscopica).

Si riconsideri la stratigrafia precedentemente simulata ma posizionata in zona climatica F, anziché D: da calcolo del programma, è presente una condensa cumulata pari a 255g/mq, valore che rimane entro i limiti previsti dalla norma (500g/mq evaporati nell’arco della stagione) secondo la FAQ ministeriale 3.11 del dicembre 2018.

La condensa cumulata, a parità di stratigrafia, è fortemente dipendente dalla fascia climatica; la stessa stratigrafia posizionata in zona climatica D non condensa.

Ipotizziamo di considerare una fibra con un valore certificato di assorbimento in acqua pari al 15% del proprio peso installato e supponiamo che la densità di posa sia pari a 50kg/mc; il calcolo di verifica della capacità igrometrica è pari a:

50 Kg/mc (densità di posa) *0,15m (spessore intercapedine) +0,15 (% assorbimento) = 1,12 Kg/mq

Confrontando i due valori si evince che: 1.120 g/mq>255 g/mq.

La capacità di assorbimento della fibra di cellulosa è ampiamente superiore alla condensa cumulata; questo significa che sia la stratigrafia indisturbata sia il nodo sono in grado di gestire l’eventuale formazione di condensa interstiziale.

Questa verifica è indipendente, a oggi, dai limiti normativi che pongono il limite di condensa riassorbibile a 500gr/mq. Infatti, in regime di lavoro effettivo in situ, se nell’esempio precedente la cumulata fosse stata da 600 g/mq, benché fuori dai limiti di norma la stratigrafia così isolata sarebbe stata comunque in grado di lavorare in modo più che efficace perché il suo carico igrometrico massimo gestibile sarebbe rimasto invariato: 1120 g/mq di capacità di assorbimento in acqua contro 600g/mq di condensa cumulata. Questo, per la fibra, significa lavorare ancora in condizioni di medio regime.

Sta a noi progettisti usare questo strumento per massimizzare le prestazioni stratigrafiche nel rispetto della norma.

5 – IMPORTANZA DEL PACCHETTO STRATIGRAFICO

L’importanza del pacchetto stratigrafico rimane fondamentale; si consideri sempre la stratigrafia presa in esame precedentemente, posizionata in zona climatica F: la temperatura minima sulla zona centrale del pilastro, pur migliorando leggermente, rimane sotto la temperatura critica per la formazione di muffa e condensa.

Figura 7 – Importanza del pacchetto stratigrafico

È necessario pensare a un intervento localizzato che porti la superficie muraria a uscire dalla condizione critica; qualsiasi sia la soluzione adottata, essa deve sempre presentare una caratteristica di forte igroscopicità. Se si opta per un pannello isolante interno, questo deve essere igroscopico in modo da accollarsi la gestione di eventuale condensa superficiale diffondendola su tutta la sua struttura e rilasciandola quando l’ambiente interno si presenta più secco. Intonaci di calce e finitura a calce non lavorano sull’aspetto termico ma creano un ambiente basico e igroscopico ostile alla muffa. I termointonaci di calce uniscono l’isolamento termico al ph basico e quindi agiscono su due fronti.

L’igroscopicità dell’involucro opaco costituisce un grande potenziale che va progettato e verificato all’interno del pacchetto stratigrafico. Gli strati di finitura interni, ossia intonaco e pittura, sono i primi a interagire con le variazioni di umidità relativa dovute alla gestione degli ambienti interni.

Calce e argilla sono ottimi igro-regolatori oltre a essere efficaci purificatori dell’aria.

Negli anni passati, negli isolamenti interni si prediligevano le soluzioni con teli o pannelli isolanti ad alta impermeabilità, nastrati poi sui giunti, creando un freno o, addirittura, una barriera interna al vapore. Questo però non permetteva una gestione dell’umidità relativa interna se non attraverso un sistema impiantistico. Inoltre, una cattiva posa poteva creare varchi di passaggio concentrati dell’aria e dell’umidità che, a loro volta, portavano a creazione di condensa e muffa.

La tendenza, oggi, è di scegliere l’approccio igroscopico che permette una gestione più cautelativa della temperatura critica di rugiada.

Esistono parti dell’edificio che, invece, devono essere obbligatoriamente nastrate e risultare stagne come ad esempio i serramenti. Oppure, nelle strutture in legno con isolamento igroscopico, può servire una membrana igrovariabile che regoli la velocità di carico di umidità nell’isolante stesso.

In sintesi il concetto è che non devono esserci passaggi d’aria incontrollati perché questi comportano anche passaggi di umidità incontrollata e veloci raffreddamenti dell’aria in uscita, con conseguente deposito di condensa.

Quindi, una buona progettazione dovrebbe coniugare igroscopicità e tenuta all’aria, dosando i due aspetti e integrandoli in modo opportuno in base alle caratteristiche dell’edificio, alla sua ubicazione e alla sua funzionalità.

6 – ESEMPI DI PONTI TERMICI ESISTENTI VISUALIZZATI TRAMITE TERMOGRAFIA

Figura 8 – Pilastro – parete isolata in intercapedine

Figura 9 – Incrocio trave-pilastro con parete isolata in intercapedine

Figura 10 – Incrocio trave-pilastro con parete isolata in intercapedine

Figura 11 – Parete isolata in intercapedine confinante con pilastro-cassettone-trave di bordo