Involucro

a) Trasmittanza termica (calore)

La trasmittanza termica, nota anche come valore U - è il tasso di trasferimento del calore (in watt) attraverso un metro quadro di una struttura diviso per la differenza di temperatura rilevata sui due lati della struttura stessa.

Una volta che i due sistemi si trovano alla stessa temperatura, significa che hanno raggiunto l'equilibrio termico e il trasferimento di calore cessa. Quando invece è presente una differenza di temperatura, il calore tende a spostarsi dal sistema più caldo a quello più freddo, fino al raggiungimento dell'equilibrio termico. Questo trasferimento di calore può avvenire in un edificio mediante i fenomeni di conduzione, convezione o di irraggiamento. All'isolamento termico spetta pertanto il compito di controllare i diversi componenti della trasmittanza termica.

Conduzione: Avviene in un mezzo solido, quando le molecole vengono eccitate da una fonte di calore posta su un lato del materiale. Queste molecole trasmettono energia sotto forma di calore verso il lato freddo del materiale. La conduzione si verifica principalmente attraverso le fondamenta e gli elementi dell'ossatura degli edifici.

Convezione: L'aria riscaldata, divenuta meno densa, tende a spostarsi verso l'altro, mentre l'aria fredda si sposta per occuparne il posto. Un movimento convettivo naturale può avvenire, ad esempio, in uno strato di isolamento in lana minerale a bassissima densità durante le giornate invernali particolarmente fredde.

Irraggiamento: Un oggetto trasferisce il calore verso un altro oggetto rilasciando onde elettromagnetiche. Il sole, ad esempio, produce l'energia radiante che riscalda la Terra. All'interno degli edifici, l'irraggiamento ha luogo prevalentemente attraverso le finestre e le porte.

Gran parte della dispersione termica è dovuta ai fenomeni conduttivi tra gli elementi della costruzione e alle perdite d'aria.

Per quanto riguarda i prodotti in lana minerale, la conduttività termica è la somma di quattro componenti:

 Calore di trasmittanza termica
  • conduttività termica dell'aria statica negli interstizi delle fibre di lana di roccia;
  • conduttività termica attraverso le fibre;
  • convezione naturale e/o forzata attraverso il movimento dell'aria nella lana;
  • irraggiamento termico.
 


Calore di trasmittanza termica
  • Nella lana a bassa densità vi è spazio in abbondanza per l'irraggiamento e il movimento dell'aria.
  • L'incremento della densità dell'isolamento riduce la convezione attraverso il materiale isolante e in particolare l'irraggiamento nella lana. 
  • Aumentando la densità dell'isolante si favorisce, in modo piuttosto limitato, la conduzione tramite le fibre.

Calore di trasmittanza termica
  • La conduttività termica aumenta 
  • al crescere della temperatura media.
  • Alle temperature medie particolarmente elevate, 
  • la densità dell'isolamento ottimale diminuisce.
 

Ciascun materiale da costruzione è caratterizzato da un valore di conduttività termica espresso in W/mK. Ad un basso valore di conduttività termica di un materiale corrispondono elevate proprietà isolanti.

Materiale Conduttività termica, W/mK
Rame
Alluminio
Acciaio
Acqua
Legno
Lana di roccia
Aria
401
237
60.5
0.613
0.04–0.4
0.036
0.0263
Tabella: Conduttività termica a temperatura ambiente di materiali selezionati



 Calore di trasmittanza termica La conduttività termica o valore lambda (λ) è la quantità di calore trasmessa in condizioni statiche attraverso uno spessore unitario di materiale per unità di superficie quando tra le superfici contrapposte esiste una differenza di temperatura unitaria.


Per la misurazione della conduttività termica di un materiale si fa riferimento alla normativa EN. Essa costituisce l'aspetto indiscutibilmente più importante di un materiale isolante. L'isolamento in lana di roccia è composto per il 95–98% di aria statica contenuta nel suo volume, il che la rende un eccellente isolante. Il valore lambda riferito ai prodotti di isolamento per l'edilizia viene dichiarato in modo tale che il 90% delle misurazioni lambda siano comprese nel 90% del valore indicato, da cui la dicitura ‘Lambda 90/90’. Tutti i prodotti per l'isolamento termico realizzati in conformità alle norme europee armonizzate sono caratterizzati da un valore lambda testato e dichiarato seguendo la stessa metodologia.

La resistenza termica (R) di un materiale e la trasmittanza termica (U) di un fabbricato possono essere calcolate applicando i valori di conduttività termica agli spessori dei materiali misurati.


Resistenza termica (valore R)

La resistenza termica di un materiale si ottiene dividendo lo spessore (d) espresso in metri per la conduttività termica (λ) espressa in W/mK:

Valore R di trasmittanza termica

La resistenza termica si esprime in m2 K/W. Il valore è direttamente proporzionale al potere isolante del materiale. La resistenza termica varia da materiale a materiale a seconda della densità, della struttura porosa, del tenore di umidità e del delta termico.

Resistenza superficiale

La resistenza superficiale indica la capacità insita nella superficie di un materiale di opporsi al flusso di corrente, indipendentemente dalle dimensioni fisiche del materiale stesso. Viene alterata dalla presenza di un sottile strato di aria relativamente immobile sulla superficie del corpo. La resistenza opposta al flusso di calore determina un calo di temperatura nello strato d'aria. La temperatura di superficie varia a seconda della modalità di trasferimento del calore.
  • Rse = resistenza dell'aria di superficie esterna (aria in movimento)
  • Rsi = resistenza dell'aria di superficie interna (aria ferma)

Per calcolare il valore R di un qualunque materiale composito, occorre calcolare il valore R di ciascun componente, incluse le superfici interne ed esterne.
Rtotale = Rse + R1 + R2 + R3 + Rsi

Trasmittanza termica (valore U)

La trasmittanza termica (U) definisce la capacità di un elemento strutturale, composto da materiali di determinati spessori, ecc., intercapedini, ecc., di trasmettere il calore in condizioni statiche.

È un indice della quantità di calore che fluisce attraverso una superficie unitaria nell'unità di tempo per differenza di temperatura unitaria dei singoli ambienti tra i quali si frappone la struttura.

Questo valore è il reciproco della somma di tutte le resistenze termiche (R) proprie dei materiali componenti e delle resistenze superficiali interne ed esterne:

I valori U di progetto vengono stabiliti in base alla classe di prestazione energetica che si intende assicurare o al livello minimo atto a soddisfare la regolamentazione edilizia locale.


Valore di trasmittanza termica


Si esprime come W / m2K

Nei sistemi costruttivi ad ossatura, una quota notevole di dispersione termica è dovuta alla convezione che avviene tra gli elementi dell'ossatura, i quali possiedono una resistenza inferiore rispetto all'isolamento (ponte termico).

La resistenza termica della costruzione può essere migliorata riducendo l'effetto del ponte termico tra i componenti dell'ossatura. La correzione del valore non è necessaria se:

  • Il muro contiene una intercapedine vuota
  • Il muro è racchiuso tra pannelli in muratura o assi di legno
  • La conduttività termica dell'elemento di fissaggio, o di parte dello stesso, è inferiore a 1 W/(mK)

Valore U di trasmittanza termica

Nell'analisi del valore U è opportuno includere l'effetto dei ponti freddi, in particolare perché l'incremento dell'isolamento termico aumenta anche l'impatto relativo dei ponti termici. Una significativa riduzione dei ponti freddi è possibile grazie al dimensionamento ottimale degli elementi costruttivi e a un'attenta progettazione delle connessioni.

Sempre nella fase di progettazione è bene valutare e calcolare l'impatto dei ponti termici geometrici, quali angoli e davanzali di finestre. Ottimizzando gli elementi portanti diventa possibile ridurre il numero di strutture dell'ossatura ed evitare così l'effetto di ponte termico.

Eseguire il calcolo del valore U seguendo le disposizioni della normativa (ad esempio, EN ISO 6946 nell'UE). Nel testo della norma è possibile reperire le seguenti informazioni, che possono influenzare il calcolo del valore U:

  • Resistenze superficiali (colore, velocità del vento o superfici non planari)
  • Resistenza termica di strati d'aria ventilati e non ventilati (effetto di convezione) 
  • Il calcolo della resistenza termica totale per strati omogenei, disomogenei (limite della resistenza superiore Rmax e inferiore Rmin) e a spessore variabile
  • Correzioni (ΔU) → intercapedini ΔUg + elementi di fissaggio meccanico ΔUf + tetti rovesci ΔUr 

Le case passive vengono costruite utilizzando sistemi strutturali diversi. Tuttavia, lo scarso fabbisogno di calore richiede un livello di isolamento termico notevolmente superiore alla norma. Di seguito sono riportati i valori oggettivi indicativi per il coefficiente di trasferimento termico totale e le caratteristiche del rivestimento esterno:

  • Muro esterno 0.07–0.1 W/m2K
  • Piano terra 0.08–0.1 W/m2K
  • Tetto 0.06–0.09 W/m2K
  • Finestra 0.7–0.9 W/m2K
  • Finestra fissa 0.6–0.8 W/m2K
  • Portone 0.4-0.7 W/m2K

Dispersione termica

Per calcolare la dispersione termica in una determinata struttura si moltiplica l'area per il valore U della struttura e poi si moltiplica il risultato per la differenza di temperatura (generalmente indicato con la lettera greca Delta) tra l'interno e l'esterno.

Q = A*U*(Tinterno - Testerno)*h oppure Q = A*U*ΔT*h

Quando una struttura è composta da materiali diversi, come, ad esempio, una parete che contiene più finestre e una porta, la dispersione termica va calcolata in modo separato per ciascun componente. La dispersione termica complessiva sarà data dalla somma dei singoli valori calcolati.

Qmuro  = Qmuro continuo  + Qfinestre + Qporta

Quanto più alta è la differenza di temperatura, tanto maggiori saranno il gradiente - il fattore d'impulso del flusso di calore - e la dispersione termica potenziale.

Negli edifici passivi, i risparmi energetici corrispondono a strati di isolamento termico di forte spessore.

  • Lo spessore strutturale del muro può essere di 400–600 mm, a seconda dei materiali e del principio strutturale. 
  • Nelle coperture a tetto, dove la posa è relativamente più semplice, lo spessore del materiale isolante può raggiungere fino a 700 mm.
  • Nei solai ventilati, lo spessore dell'isolamento può essere di 500 mm, ma nella pavimentazione al suolo è la protezione antigelo a determinare la sicurezza dell'isolamento termico. 

La Finlandia può contare su una specifica esperienza nell'isolamento termico di pavimentazioni al suolo. Le attuali disposizioni in materia di protezione antigelo indicano spessori di isolante fino a 200 mm. Il rischio di congelamento delle fondazioni dipende dall'ubicazione geografica e dalle condizioni del terreno. La dispersione termica di una pavimentazione correttamente isolata è talmente limitata da non poter impedire il congelamento del terreno sottostante le fondazioni se non si provvede alla protezione antigelo controllata nelle strutture con fondazioni con poco profonde.

Per impedire il congelamento delle fondazioni si ricorre generalmente al un isolamento antigelo applicato alle fondazioni stesse e alla dispersione termica nella pavimentazione al suolo del piano terra. L'isolamento termico del piano terra di una casa passiva è talmente efficiente da non consentire alla dispersione termica del pavimento al suolo di concorrere alla protezione antigelo. Il rischio di congelamento dell'area edificabile deve essere analizzato tramite indagini del suolo, e l'isolamento antigelo delle fondazioni deve essere misurato in funzione di tale rischio.

Dispersione termica dovuta all'assestamento della lana da insufflaggio

L'isolamento termico insufflato è un tipo di materiale isolante che si forma in loco, a base di lana minerale granulare che viene insufflata nei solai con una macchina soffiatrice. L'isolamento insufflato può essere utilizzato anche per le pareti.

Data la tendenza del materiale isolante da insufflaggio ad assestarsi nel tempo, per motivi di stabilità è necessario che questi movimenti non vadano ad alterare i valori di progetto. L'assestamento è causato sia dalle vibrazioni, sia dalle variazioni di temperatura e umidità dovute all'alternanza delle stagioni.

Nello schema riportato di seguito è possibile osservare l'effetto concreto dell'assestamento dell'isolamento. L'isolamento può causare intercapedini e cavità nell'isolamento del solaio, tali da consentire l'ingresso dell'aria fredda nelle strutture, con conseguente rischio di condensazione.

Dispersione di calore

Lunghi anni di esperienza dimostrano che la lana di roccia PAROC ha un assestamento del 2–3% circa. È quindi possibile affermare che l'isolamento in lana di roccia non pone alcun rischio nei solai per effetto dell'assestamento. Paroc installa sempre uno strato di isolamento di spessore maggiorato del 5% rispetto al necessario.


b. Tenuta all'aria

Il movimento dell'aria nell'involucro di un edificio è causato dalle differenze di temperatura o di pressione tra l'interno e l'esterno dovute ai seguenti effetti:
Ermeticità dell’aria

1. Azione del vento La pressione del vento si ripercuote sulle perdite d'aria, facendo penetrare l'aria fredda attraverso le fessure sul lato esposto al vento e fuoriuscire l'aria calda dal resto della struttura.

2. Effetto camino L'edificio si comporta come un grande camino; l'aria calda sale ed esce attraverso le aperture presenti nelle parti alte, mentre l'aria fredda viene attirata verso il pavimento per occupare gli spazi lasciati liberi dall'aria calda.

3. Effetto ventilatore Gli impianti di ventilazione meccanica e passiva sostituiscono deliberatamente l'aria interna con l'aria esterna, più 'fresca'. Gli impianti pressurizzati convogliano l'aria all'interno dell'edificio, quelli depressurizzati la spingono fuori, mentre i sistemi bilanciati immettono tanta aria quanta ne espellono.

Il controllo del movimento dell'aria nell'involucro edilizio è fondamentale per ridurre la dispersione termica e prevenire la formazione di umidità. Le exfiltrazioni d'aria trasportano calore e umidità (sotto forma di vapore acqueo) verso l'esterno. Il vapore acqueo (trasportato nell'aria) può condensare all'interno dell'involucro edilizio e diventare causa primaria di un cedimento strutturale dell'edificio.

La tenuta all'aria dell'involucro edilizio può essere misurata in conformità al test di pressione previsto dalla norma EN 13829, sottoponendo l'edificio a una sovrapressione di 50 Pa per valutare il tasso di ricambio dell'aria dell'edificio. Il tasso di dispersione d'aria nell'edificio non deve superare il valore di 1 all'ora.

Di seguito sono riportati i tassi di dispersione d'aria relativi a varie tipologie di edifici:

  • Edificio passivo n50 = 0.6
  • Edificio ermetico n50 = 1
  • Edifici di nuova costruzione (Finlandia) n50 = 3–4
  • Tenuta normale n50 = 5...10 (vecchia abitazione finlandese)
  • Costruzione dispersiva n50 = 15

Consumo energetico

 
Il livello imposto per la tenuta all'aria è notevolmente più severo, mentre il valore richiesto per un edificio passivo (< 0,6 1/h) sta diventando prassi comune. La tenuta all'aria deve essere progettata in modo tale da consentire una installazione senza discontinuità nell'intero rivestimento esterno.

Barriera a vapore
 
  • Una barriera all'aria/vapore impedisce all'aria/vapore acqueo di penetrare attraverso l'involucro. Dovrà essere posizionata sempre sul lato caldo dell'involucro.
  • Una barriera frangivento/impermeabilizzante sul lato esterno dell'involucro impedisce l'ingresso del vento attraverso l'isolamento e protegge l'involucro da pioggia e neve.  


Barriera all'aria/vapore

La barriera al vapore viene collocata dietro il pannello a muro interno. Per proteggere la barriera al vapore è possibile utilizzare uno strato isolante di 45–70 mm di spessore direttamente dietro il pannello a muro interno. La barriera al vapore impedisce l'ingresso dell'aria e umidità in movimento all'interno della costruzione. È importante assicurarsi che la barriera al vapore sia continua e ben aderente sugli impianti passanti.

La permeabilità all'aria del materiale che costituisce la barriera all'aria/vapore dovrà essere di < 3 x 10-6 m3 / m2 s Pa. Se si utilizza un foglio di plastica, occorre prevedere una sufficiente sovrapposizione per le giunture, mentre l'ordine dei lavori dovrà essere studiato in modo tale da mettere a disposizione la sovrapposizione attraverso strutture sporgenti come, ad esempio, i tramezzi. Posizionare la sovrapposizione tra due superfici solide, per consentire un attacco a pressione.

Sistemare la barriera al vapore e all'aria in posizione arretrata rispetto alla superficie interna per lasciare spazio al passaggio dei cavi elettrici.

Evitare fori passanti nell'elemento di tenuta all'aria. Se questo non è possibile, chiudere ermeticamente i passaggi nelle strutture massicce mediante

Barriera frangivento

La barriera frangivento, posizionata dietro il rivestimento esterno, è necessaria quando quest'ultimo non garantisce sufficiente tenuta all'aria. Utilizzare una barriera frangivento per impedire che il vento colpisca l'isolamento o penetri attraverso lo stesso. Assicurarsi che la barriera frangivento non funga da barriera al vapore, rischiando di intrappolare l'umidità all'interno dell'involucro. La barriera frangivento deve quindi garantire una protezione antivento consentendo tuttavia il passaggio del vapore acqueo. La resistenza al vapore acqueo della barriera frangivento deve essere almeno cinque volte inferiore alla resistenza della barriera all'aria/vapore.

I requisiti di protezione antivento di un edificio a efficienza energetica non sono diversi da quelli previsti per un edificio standard. Una corretta protezione antivento svolge tuttavia un ruolo di grande importanza ai fini dell'efficienza energetica dell'edificio. Verificare nelle regolamentazioni edilizie locali i valori massimi di permeabilità all'aria, incluse tutte le giunture. In Finlandia, ad esempio, la massima permeabilità all'aria di una barriera frangivento è < 10 x 10-6 m3 / m2 s Pa.


 Abitazione standard
(valori indicativi)
  Abitazione a basso consumo energetico
(valori indicativi)
  Concetto Paroc di casa passiva
(valori indicativi)
 
Valore U
W/m2K
Spessore del materiale isolante Valore U
W/m2K
Spessore del materiale isolante Valore U
W/m2K
Spessore del materiale isolante
 Isolamento del tetto
 0.15 260 - 310 mm   0.08 - 0.12 300 - 400 mm   0.06 - 0.09  > 450 mm
 Muro esterno
 0.24 150 - 175 mm  0.13 - 0.15  230 - 300 mm  0.07 - 0.1  > 300 mm 
 Pavimento
 0.2  100 - 150 mm 0.13 - 0.17 150 - 250 mm  0.08 - 0.1  > 300 mm 
 Finestre
 1.4   1.0 - 1.3    0.7 - 0.9   
 Finestre fisse
        0.6 - 0.8   
 Porte
 1.4   0.9 - 1.2    0.4 - 0.7   
 Classificazione della tenuta all'aria
 < 4   < 1    < 0,6   
 Tasso di recupero di calore annuo nella ventilazione
 30 %   > 60%    > 75%   

Effetto della densità sulla permeabilità all'aria dell'isolamento in lana di roccia
Il potere isolante delle lane minerali dipende dalla presenza di aria statica tra le fibre. Il movimento dell'aria all'interno dello strato isolante ne indebolisce la capacità di isolare. L'aumento della densità dell'isolamento riduce il movimento dell'aria e ne migliora il potere isolante. La barriera frangivento dovrà essere tanto più forte quanto più bassa è la densità del materiale.

Effetto dell’isolamento con lana di roccia

 

c. Umidità

Uno dei segreti alla base della durevolezza dell'edilizia abitativa nei climi nordici risiede nel controllo dell'umidità in tutte le sue fasi: solida, liquida e gassosa.

Umidità
 

Sono quattro i meccanismi essenziali tramite i quali l'umidità penetra o esce da un edificio:

  • Penetrazione della pioggia (barriere frangivento)
  • Dispersione d'aria (barriera all'aria)
  • Diffusione
  • Risalita capillare dal suolo 
Il vapore acqueo penetra negli ambienti interni per effetto delle normali attività quotidiane (si veda la tabella riportata di seguito). La quantità di acqua prodotta dalle consuete mansioni domestiche può essere considerevole.

Fonte di vapore acqueo
(casa normale/giorno)
Acqua generata approssimativamente
(in litri/giorno)
 4/5 persone mentre dormono:  1,5
 2 persone in attività:  1,6
 Lavaggio e asciugatura biancheria  5,5
 Cottura di cibi  3
 Doccia  0,5

Umidità relativa

La quantità di umidità contenuta nell'aria dipende dalla temperatura. La tensione di vapore effettiva esprime in modo direttamente proporzionale la quantità di vapore acqueo contenuta in un volume d'aria.

Una volta raggiunta la tensione di vapore di saturazione, l'aria è mantenuta in equilibrio rispetto a una superficie piana di acqua. Ciò significa che il numero di molecole d'acqua che evaporano nell'aria dalla superficie dell'acqua è pari a quello di molecole che condensano in acqua dall'aria.

La quantità di vapore acqueo presente nell'aria è generalmente inferiore al livello necessario per saturare l'aria. L'umidità relativa è la percentuale di umidità di saturazione, generalmente calcolata in relazione alla densità del vapore saturo.
 

Umidità relativa

 

Umidità relativa

 

L'unità generalmente adottata per la densità di vapore è il g/m3.

Se, ad esempio, la densità di vapore effettiva è 10 g/m3 alla temperatura di 20°C rispetto alla densità di vapore di saturazione di 17,3 g/m3 alla stessa temperatura, l'umidità relativa sarà pari a:

 

Umidità relativa

Umidità relativa
L'umidità relativa (UR) del 40% significa che nell'aria è presente il 40% dell'umidità massima a una determinata temperatura:

Punto di rugiada

Il punto di rugiada è la temperatura alla quale il vapore acqueo passa allo stato liquido. Varia in funzione della temperatura dei due mezzi e del contenuto di umidità nell'aria.

Dato un punto di rugiada di 10⁰C, su qualsiasi superficie di una stanza che raggiungesse quella temperatura vedremmo depositarsi acqua allo stato liquido. Per impedire questa formazione di condensa, possiamo innalzare la temperatura di superficie o abbassare l'umidità relativa.

Il vapore acqueo condensa su un'altra superficie unicamente se quella superficie è più fredda del punto di rugiada, o quando l'equilibrio del vapore acqueo nell'aria è stato superato.

Il metodo più semplice per contenere i danni creati dal vapore acqueo e dall'umidità consiste nel limitarne la formazione.

Diffusione

La diffusione si verifica in presenza di differenze nella tensione di vapore dovute alla diversa concentrazione del vapore acqueo tra due punti. Nella stagione calda, questo movimento di vapore trasporta il vapore acqueo attraverso l'involucro edilizio, dove può condensare sulle superfici fredde. Per evitare il movimento dell'umidità sul lato interno dell'involucro vengono applicate barriere al vapore.

Tutti i materiali, seppur in diversa misura, si lasciano attraversare dal vapore acqueo. La condensazione tende a non verificarsi se i due terzi del valore isolante della parete sono ubicati al di fuori della barriera al vapore. Nelle regioni più a nord, tuttavia, potrebbe essere previsto fino all'80% del valore isolante al di fuori della barriera al vapore.

Umidità per risalita capillare

La capillarità è la capacità di un liquido di fluire in spazi esigui senza l'ausilio di forze esterne come la gravità, anzi opponendosi ad esse. È un fenomeno che ha luogo, ad esempio, nel terreno.

Umidità capillare  Allo stesso modo in cui si sposta verso l'alto all'interno di un tubo contro la forza di gravità, così l'acqua sale attraverso le porosità del terreno o gli spazi tra le particelle di suolo. L'altezza che può raggiungere l'acqua in questa risalita dipende dalle dimensioni dei pori.

 

I punti in cui la risalita capillare può generalmente verificarsi sono i basamenti dei muri di fondazione e i rivestimenti esterni delle pareti interessati da fenomeni di aspirazione capillare d'acqua. La capillarità può essere contenuta chiudendo i pori o allargandoli. La lana di roccia non igroscopica svolge anche un ruolo di interruzione del flusso capillare tra il terreno e le fondazioni.

Suggerimenti per la progettazione di involucri edilizi protetti dall'umidità

- Trovare il giusto equilibrio tra bagnatura, asciugatura e accumulo di liquidi

Alcune regole pratiche
- Predisporre un piano continuo per il controllo della pioggia, inclusi i dettagli dell'involucro edilizio
- Predisporre barriere continue all'aria/vapore
- Applicare materiale isolante per tenere sotto controllo i problemi di condensa
- Consentire l'asciugatura dell'umidità intrinseca e fortuita - diffidare dei ritardanti di asciugatura

Occorre inoltre tenere debitamente conto della capacità di asciugatura delle strutture. Prevedere in sede di progettazione un percorso di fuoriuscita dell'umidità legata alla struttura. L'edificio deve essere protetto contro l'umidità includendo nel progetto un dispositivo di scarico dell'acqua superficiale e il taglio capillare per mantenere asciutte le fondazioni. Nella progettazione dei dettagli strutturali quali, ad esempio, la giunzione della soglia della finestra, è necessario tenere conto dell'effetto della pioggia battente.


d. Finestre

Le finestre sono la parte dell'involucro edilizio con la più alta trasmittanza termica. Nella progettazione di un edificio è bene pertanto prestare la dovuta attenzione a caratteristiche tecniche, dimensioni e orientamento delle finestre. Le finestre apportano e cedono calore in vari modi: per conduzione diretta attraverso il vetro e il telaio, per irraggiamento termico all'interno dell'edificio per effetto dei raggi solari e dall'edificio verso l'esterno per effetto degli oggetti a temperatura ambiente e per dispersione d'aria attraverso e attorno ad esse.

Per determinare la velocità con cui una finestra conduce il flusso di calore non solare viene utilizzata la trasmittanza termica totale, espressa come valore U (W/m²K). Le classi di valori U stabilite dalla normativa europea si riferiscono alle prestazioni dell'intera finestra, inclusi il telaio e il materiale del distanziale; quanto più basso è il valore U, tanto più efficiente sarà la finestra sotto il profilo energetico.

La superficie delle finestre è generalmente pari al 15–20% della superficie calpestabile. Anche se caratterizzate da un basso livello di consumo energetico (valore U < 0,8 W/m2K), è bene che non siano troppo alte. Per quanto ben costruita, una finestra non può evitare le sgradevoli correnti d'aria causate dalla sua altezza. Dal punto di vista dell'abitabilità termica, il limite di altezza delle finestre può essere fissato a 1,8 metri. In condizioni climatiche rigide, per assicurare l'abitabilità e la tenuta all'aria dei dettagli strutturali, le finestre non devono essere al livello del pavimento.

La dispersione d'aria, ossia il tasso di infiltrazione dell'aria attorno a una finestra in presenza di una specifica differenza di pressione tra l'interno e l'esterno, è influenzata dai dettagli delle giunzioni tra i vari elementi dell'infisso.

La trasmittanza della radiazione solare totale, il valore g, è la quota di radiazione solare lasciata passare attraverso una finestra in quanto trasmessa direttamente e/o assorbita e successivamente rilasciata sotto forma di calore all'interno dell'edificio. Un basso valore g indica uno scarso livello di calore solare trasmesso e quindi un elevato potere schermante. Una finestra caratterizzata da un alto valore g è più efficace nel raccogliere l'apporto di calore solare durante l'inverno. Una finestra con un basso valore g è invece più efficace nel ridurre i carichi di raffreddamento durante la stagione estiva bloccando l'apporto di calore fornito dal sole. Pertanto, il valore g di una finestra deve essere determinato dal clima, dall'orientamento e dalle schermature esterne.
Il rivestimento selettivo è composto da uno strato di metallo o ossido di metallo trasparente che trasmette e riflette selettivamente le varie frequenze della radiazione. Il rivestimento selettivo riduce il tasso di radiazione che attraversa il vetro e migliora la prestazione termica della finestra.

Per migliorare la prestazione energetica della finestra è possibile utilizzare una vetrocamera caricata con un gas diverso dall'aria (argon, cripto e xeno). Anche il materiale del distanziale svolge un ruolo rilevante.

La formazione di condensa da umidità sulla superficie esterna di una finestra ad alte prestazioni è un fenomeno nuovo. La condensazione è causata dal calo di temperatura della superficie esterna, al di sotto del punto di rugiada dell'aria. L'abbassamento della temperatura è dovuto allo scambio di radiazioni in presenza di cielo sereno. Lo stesso fenomeno si verifica di fatto con le finestre normali, ma in tal caso viene compensato dalla dispersione termica.

Schermando le finestre è possibile ridurre il carico termico del sole fino al 60%. La schermatura contrasta inoltre l'umidità da condensa sulla superficie esterna delle finestre durante le notti senza nuvole. La condensazione è dovuta al raffreddamento della superficie della finestra per effetto della radiazione termica; si tratta pertanto di un indice di buone qualità termiche delle finestre.