Cappotto termico: la miglior energia è quella non consumata
Il cappotto termico, semplice ma complesso. Come si sceglie un cappotto termico e quali sono i requisiti per una performance ottimale? Quali i segreti per una posa a regola d’arte? Scopriamolo con gli esperti della redazione di Ingenio nel nostro nuovo Speciale Tecnico.
di Sergio Pesaresi, ingegnere della redazione di Ingenio.
L’installazione di un cappotto termico può̀ rappresentare un’ottima soluzione per aiutare a risolvere le due questioni più critiche che attualmente dobbiamo affrontare: le conseguenze del cambiamento climatico, dovuto all’immissione in atmosfera dei gas clima-alteranti, derivanti dalla combustione di fonti fossili al fine di ricavarne energia termica per riscaldare e raffrescare le nostre case, e la povertà energetica dovuta al taglio delle forniture di gas naturale proveniente dall’esterno, conseguenza dell’invasione russa in Ucraina. Il cappotto termico, infatti, diminuendo il fabbisogno termico degli edifici, in regime sia invernale sia estivo, diminuisce l’immissione di CO2 e la bolletta energetica delle famiglie e dello Stato. Il cappotto termico risponde pienamente al primo comandamento della transizione ecologica verso un mondo decarbonizzato: “l’unica energia pulita ed economica è quella non consumata”
I requisiti tecnici di un cappotto termico
Come per ogni intervento edilizio, anche la realizzazione di un cappotto termico segue il medesimo copione: progettazione, scelta dei materiali, fase di cantiere con impresa e direzione dei lavori. Per ottenere un buon cappotto termico è necessario che tutte le fasi indicate siano svolte con grande professionalità e perizia perché un cappotto, anche se può sembrare a prima vista di facile realizzazione, in realtà nasconde tante insidie in quanto deve soddisfare una lunga serie di requisiti stringenti e di esigenze abitative che ineriscono a campi diversi. Vediamo i più importanti nella tabella 1.
Tabella 1 | Requisiti di un cappotto termico
Per rispondere a tutti i requisiti necessari, il cappotto termico si avvale dell’apporto dei seguenti componenti:
- la colla di adesione, che deve rendere il pannello isolante ben aderente al supporto per sopportare il peso verticale dei pannelli sovrastanti e contribuire a resistere alla forza del vento soprattutto quando questo tende a strappare il cappotto dal muro (sottovento);
- il pannello isolante, che svolge la primaria funzione di garantire la resistenza termica del sistema per proteggere la facciata dal freddo invernale e dal surriscaldamento estivo;
- i tasselli, che aiutano meccanicamente la stabilità dei pannelli;
- l’intonaco di fondo (di base e rasante) che ricopre il pannello e, assieme alla retina, assicura la resistenza agli urti;
- la rete di armatura in fibra di vetro, posta all’interno dello strato di intonaco, che evita la formazione di cavillature o fessurazioni;
- il primer e lo strato di finitura con pittura finale, che sono la parte visibile del cappotto e hanno valenza estetica ma assicurano anche l’impermeabilità alla pioggia e al vento e, nel contempo, il passaggio del vapore.
A questi sei componenti si aggiungono gli accessori quali angolari, gocciolatoi, profilo di partenza, rete angolare, che contribuiscono localmente al buon funzionamento del cappotto. È chiaro che le esigenze e i requisiti elencati possono essere soddisfatti solo se i diversi elementi di cui si compone un cappotto sono tutti di alta qualità e se il cappotto è stato progettato come “sistema” direi olistico, cioè come un organismo in cui le varie parti sono state scelte opportunamente e dimensionate in maniera tale da determinare un comportamento d’insieme che vale più della somma dei contributi dei singoli componenti.
Componenti | Gli strati che costituiscono un cappotto termico
Cappotto assemblato o kit?
In Europa vi sono norme armonizzate che i singoli elementi che compongono un cappotto devono osservare per poter avere la necessaria marcatura CE.
Ad esempio, per i pannelli isolanti troviamo:
- EN 13162 Isolanti termici per edilizia - Prodotti di lana minerale (MW);
- EN 13163 Isolanti termici per edilizia - Prodotti di polistirene espanso (EPS);
- EN 13164 Isolanti termici per edilizia - Prodotti di polistirene espanso estruso (XPS);
- EN 13165 Isolanti termici per edilizia - Prodotti di poliuretano rigidi (PU);
- EN 13166 Isolanti termici per edilizia -Prodotti di resine fenoliche espanse (PF).
Pertanto, se presi singolarmente i componenti di un cappotto devono possedere tutti la marcatura CE.
Per i cappotti termici non vi è ancora una norma armonizzata (è in fase di elaborazione la norma EN 17237 Thermal Insulation products for buildings – External thermal insulation – Specification ma non è stata ancora pubblicata) e pertanto un produttore di cappotti non ha l’obbligo della marcatura CE sui suoi prodotti. Non ha l’obbligo ma può dotarsene su base volontaria. E come? Può rivolgersi a un TAB (Organo di Valutazione Tecnica) e richiedere una ETA (Valutazione Tecnica Europea), basata sull’EAD di riferimento, per il suo prodotto. L’ETA è la “fotografia” del prodotto e riporta tutte le caratteristiche pertinenti allo scopo (ad esempio: resistenza termica, reazione al fuoco, permeabilità al vapore, ecc.) individuate seguendo le indicazioni riportate nell’EAD (Documento per la Valutazione Europea) per quanto riguarda le prove e i test ai quali il prodotto deve essere sottoposto. I risultati finali vengono resi pubblici attraverso la DOP (Dichiarazione di Prestazione). Al termine di questa procedura il prodotto può dotarsi di marcatura CE. Ritengo utile ricordare che la marcatura CE non è sinonimo di “qualità” ma è garanzia che i dati riportai sulla DOP sono veritieri. Pertanto, il progettista o il committente, l’impresa o il direttore dei lavori a un certo punto del procedimento si trovano davanti a un bivio, quando devono scegliere il cappotto che abbia le caratteristiche richieste dal progetto: assemblare a piacimento fra loro i vari componenti (cappotto assemblato) o acquistare un sistema cappotto (detto anche KIT) che possiede la marcatura CE?
In altre parole: che differenza c’è fra un cappotto assemblato e un sistema cappotto o KIT? La differenza risiede nel fatto che un cappotto marcato CE è stato progettato, analizzato, testato sulla base della miglior prassi europea “racchiusa” nell’EAD e di esso si conoscono tutte le caratteristiche (anche i difetti) perché sono descritte nell’ETA e riportate nella DOP. Un progettista può fare riferimento ai dati riportati nella DOP perché la marcatura CE garantisce che sono valori reali. Il Direttore dei Lavori e l’impresa sanno che il sistema è stato testato e che seguendo le procedure di montaggio riportate nell’ETA e nella DOP avranno la garanzia del risultato previsto.
In un “cappotto assemblato” non si hanno certezze, neppure se tutti i componenti sono marcati CE perché manca la garanzia del comportamento d’insieme. Assemblare i migliori pezzi di automobili diverse non significa realizzare l’auto migliore perché i pezzi potrebbero non essere compatibili fra loro. E, comunque, la responsabilità sugli eventuali difetti o mancanze ricadrebbero tutte su colui che ha deciso l’assemblaggio, a differenza del sistema cappotto in cui la responsabilità è in capo al produttore del sistema.
Come scegliere un sistema cappotto
Una volta determinate le caratteristiche del pannello isolante (materiale e spessore) si individuano i pertinenti KIT presenti sul mercato che siano dotati di ETA (ogni KIT ha la sua, contrassegnata da un numero) redatta secondo la ETAG 004 se pubblicata prima del 2020 o secondo la EAD 040083-00-0404 per cappotti termici installati su supporto in muratura e intonaco o secondo la EAD 040465-00-0404 per supporto in legno, per le ETA pubblicate dopo il 2020. Ogni produttore è tenuto a consegnare (su carta o su supporto informatico) l’ETA del KIT e la DOP. Il progettista baserà le sue verifiche sui dati presenti sulla DOP e il direttore dei lavori accetterà in cantiere e farà installare solo i prodotti e i componenti previsti dall’ETA del KIT, verificando che le sigle commerciali corrispondano appieno.
Un cappotto quattro stagioni
Abbiamo visto che il cappotto termico è un sistema che viene installato all’esterno delle pareti perimetrali di un edificio ed è composto, in buona sostanza, da uno strato di pannelli di materiale isolante di opportuno spessore, incollati alla parete e fissati a essa tramite tasselli e da uno strato di colla coprente nel quale viene inserita una rete e da una finitura tinteggiata. Il cuore del cappotto termico è chiaramente il pannello isolante utilizzato, che può variare in base al materiale e allo spessore che si adottano. Arriva l’inverno e noi, per evitare di infreddolirci, indossiamo un cappotto. Sappiamo che un cappotto di lana è più confortevole di uno in cotone. Abbiamo imparato a distinguere fra i diversi tessuti. Parimenti, in questi anni abbiamo capito che è importante mettere un cappotto anche alla nostra casa e ora dobbiamo imparare a scegliere il materiale più adatto. I parametri che incidono sulla qualità del cappotto termico in regime invernale sono due: la caratteristica isolante che il materiale del pannello mi garantisce – che chiameremo conduttività termica e indicheremo con la lettera greca λ (lambda) e che esprimeremo come W/mK – e lo spessore s (espresso in m) del pannello isolante.
Minore è il valore della conduttività λ e maggiore è lo spessore s del pannello, tanto migliore sarà il comportamento invernale del cappotto. L’effetto finale di isolamento termico di una parete, tenuto conto dell’apporto di tutti gli strati di cui è composta (ad esempio: intonaco, parete in laterizio, intercapedine, pannello isolante, ecc.) si chiama trasmittanza termica U e ha dimensione W/m2K.
Poi arriva l’estate e noi ci togliamo il cappotto e lo riponiamo nell’armadio. La nostra casa no, non può, se lo deve tenere addosso anche quando è caldo. Può essere causa di surriscaldamento? No, anzi: se il cappotto termico è ben progettato diventa un’efficace difesa dal surriscaldamento estivo aiutandoci a evitare l’uso massiccio di condizionatori che richiedono molta (troppa) energia e che surriscaldano (troppo) le nostre città, vediamo come.
Ricordate un vecchio adagio dei nostri nonni “dove non passa il freddo non passa neanche il caldo”, o ricordate che i tuareg (gli uomini blu) attraversano l’assolato deserto coperti da pesanti panni di lana? Ecco, diciamo che anche in estate il cappotto termico aiuta a migliorare il comfort e a risparmiare energia.
In estate il pannello isolante utilizzato deve possedere (oltre a una bassa conduttività λ e un alto spessore s, necessari per l’inverno) anche altre due caratteristiche: la densità ρ (espressa in kg/m3) e il calore specifico C (espresso in J/kgK). La densità̀ ρ è la massa di un metro cubo di un materiale mentre il calore specifico C lo possiamo spiegare così: è l’energia che occorre per fare aumentare di un grado la temperatura di un chilogrammo di un determinato materiale. Per comprendere cosa sia la capacità termica facciamo questo esperimento: teniamo un cucchiaio di acciaio con una mano e un cucchiaio di legno con l’altra e mettiamoli, contemporaneamente, sulla fiamma di un fornello, dopo pochi istanti sentiremo che il cucchiaio di acciaio ci sta scottando le dita mentre il cucchiaio di legno no, quindi a parità̀ di quantità di energia termica incamerata e a parità di peso (il peso dei due cucchiai) il cucchiaio in acciaio ha aumentato la propria temperatura in maniera più̀ evidente (quantità) e più rapida (tempo).
Da questo esperimento possiamo trarre queste conclusioni: un corpo metallico che ha calore specifico C basso, esposto al sole si scalda molto e molto rapidamente. Un corpo ligneo con calore specifico C alto, esposto al sole aumenta di poco la propria temperatura e più lentamente.
Applichiamo questa intuizione al nostro edificio in un giorno estivo molto caldo: le facciate esposte al sole di mezzogiorno si scaldano molto e rapidamente, e altrettanto rapidamente trasferiscono questa enorme quantità di calore (fornito dall’energia solare) all’interno dell’edificio: l’edificio si surriscalda e a nulla giova aprire le finestre perché l’aria esterna è ugualmente calda e, quindi, il calore interno non si disperde; l’unica soluzione resta accendere il condizionatore.
Proviamo ora ad applicare allo stesso edificio un cappotto termico composto da pannelli isolanti realizzati con un materiale ad alta capacità termica C e alta densità ρ (ad esempio fibra di legno).
Le facciate dell’edificio esposte al sole si scaldano poco e molto lentamente, talmente poco che solo una piccola frazione dell’energia solare incidente attraverserà il cappotto e talmente lentamente da giungere all’interno solo 14 ore più tardi, verso le due di notte. A quell’ora la temperatura esterna è più bassa della temperatura interna per cui per raffrescare la stanza sarà sufficiente aprire la finestra e fare entrare l’aria fresca esterna. Risultato: non è più necessario accendere il climatizzatore (con conseguente risparmio di energia) e il clima interno è più fresco e accogliente. I parametri che caratterizzano le proprietà estive sono la trasmittanza termica periodica Yie [W/m2K] e lo sfasamento φ [ore]: quanto minore è la trasmittanza termica periodica Yie e quanto maggiore è lo sfasamento orario φ, tanto è migliore il comportamento estivo del cappotto che smorzerà il calore entrante (riducendolo) e sfaserà l’onda termica interna rispetto a quella esterna.
Vediamo nella tabella 2 i valori di conduttività λ, densità ρ e calore specifico C di alcuni dei materiali normalmente impiegati per il cappotto termico (tratto da UNI 10351).
Tabella 2 | Valori di conduttività λ, densità ρ e calore specifico C di alcuni dei materiali per il cappotto termico
È facile intuire che un cappotto termico va progettato in base alla latitudine, alla zona climatica e alla quota altimetrica in maniera tale da soddisfare compiutamente le esigenze estive e invernali degli abitanti della casa. Si tratta di scegliere il materiale più adatto a soddisfare le esigenze e ottenere una riduzione della spesa energetica e un significativo aumento del comfort abitativo. Un cappotto buono per Palermo non è detto che lo sia anche a Roma o a Verona.
La posa
Il Consorzio Cortexa è un progetto associativo nato nel 2007 che riunisce le più importanti aziende specializzate nel settore dell’isolamento termico a cappotto in Italia per condividere un protocollo di qualità condiviso e verificato sia in laboratorio sia in cantiere. Cortexa ha così sviluppato progetti e iniziative di informazione e di formazione per diffondere e condividere l’eccellenza nell’isolamento termico a cappotto e ha pubblicato Il Manuale cappotto termico Cortexa che, insieme alla norma UNI/TR 11715 Isolanti termici per edilizia progettazione e messa in opera dei Sistemi Isolanti Termici per l’esterno (ETICS), dà indicazioni specifiche per l’installazione di ogni singolo componente e per ogni fase di lavorazione. Vediamo in breve le più importanti.
1. L’incollaggio del pannello sulla parete. La colla deve essere posizionata sui bordi per evitare che si instauri un flusso d’aria fra muro e pannello e deve ricoprire almeno il 40% della superficie del pannello.
2. I pannelli devono essere posati con i bordi ben aderenti fra loro e a giunti sfalsati per non creare giunti deboli.
3. I pannelli negli spigoli vanno ammorsati bene fra loro alternando il pannello di chiusura dello spigolo
4. La posa a bandiera in corrispondenza dei vani finestra e della retina d’angolo proteggono da rischi di fessurazione che si possono formare negli spigoli.
5. La posizione dei tasselli varia a seconda del materiale utilizzato per i pannelli. Per cui con pannelli in lana di roccia lo schema di montaggio dei tasselli è quello nella prima figura qui sotto mentre i pannelli in EPS (polistirolo) devono essere montati secondo lo schema della seconda figura qui sotto.
Un posatore qualificato
Se anche il progettista ha realizzato un progetto a regola d’arte – seguendo il Manuale del Cappotto Termico Cortexa e la norma UNI 11715:2018 per la progettazione e posa del Sistema di Isolamento Termico a Cappotto – ed è stato scelto un sistema a cappotto con ETA e tutti i componenti indicati nella certificazione ETA sono quelli consegnati in cantiere, una posa scorretta può vanificare questa filiera virtuosa. Gli errori di posa possono infatti produrre fessurazioni, crepe, distacchi, movimenti dei pannelli isolanti, infiltrazioni di aria esterna dietro i pannelli isolanti, riducendone l’efficacia.
Perché progettare e posare bene
Una progettazione e/o una posa sbagliata possono causare problemi con conseguenze estetiche ed economiche più o meno gravi, ad esempio:
· il distacco della finitura (Figura 1);
· problemi estetici e di tenuta con distacco della finitura per errore di posa delle retina (Figura 2); fessurazioni
· nello spigolo della finestra con mancata posa della retina d’angolo (Figura 3);
· a volte, il cappotto termico che cade rovinosamente (Figura 4).
Il cappotto termico è il nostro alleato contro la povertà energetica, contro i cambiamenti climatici e a favore del benessere abitativo; ma deve essere progettato e posato bene, secondo le regole del buon costruire.