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Ottimizzare le prestazioni estive: il ruolo dello sfasamento termico

Ottimizzare le prestazioni estive: il ruolo dello sfasamento termico

L’involucro è designato a proteggere gli ambienti interni. Per contrastare il flusso termico caldo proveniente dall’esterno la struttura opaca deve essere in grado di sfasare e attenuare l’onda termica

Sfasamento termico: ottimizzazione del comfort estivo negli edifici - Foto: morris71 123rf.com
Sfasamento termico: ottimizzazione del comfort estivo negli edifici - Foto: morris71 123rf.com
di Rossella di Gregorio
21/06/2024 - Lo sfasamento termico (ϕ) è un parametro di natura dinamica fondamentale per comprendere e migliorare il comportamento estivo dell’involucro opaco di un edificio.
 
Le estati stanno diventando sempre più calde e lunghe, giornate soleggiate e temperature elevate sono una sfida significativa per il comfort abitativo e l'efficienza energetica degli edifici. In questo contesto, il concetto di sfasamento termico, assieme ad altri fattori come la trasmittanza termica periodica (Yie) e l’inerzia termica, assume un'importanza fondamentale per le prestazioni estive di un edificio.
 

Cosa determina il comportamento estivo di un edificio?

L’involucro dell’edificio è chiamato a proteggere gli ambienti interni e i loro occupanti sia dal freddo che dal caldo.
 
Il flusso termico, freddo o caldo, attraversa le strutture dell’involucro (con o senza isolamento) proporzionalmente alla sua trasmittanza termica.
 
Se per la fase invernale il comportamento medio climatico è approssimabile a condizioni stazionarie (si fa riferimento, infatti, alla trasmittanza termica stazionaria (U), ovvero la quantità di calore che passa da un ambiente riscaldato ad un ambiente freddo attraverso una data superficie); nella stagione estiva si ha invece una forte oscillazione climatica e pertanto il fattore di riferimento è la trasmittanza termica periodica, che rappresenta la capacità di una struttura opaca di sfasare e attenuare il flusso termico che la attraversa nell’arco delle 24 ore.
 
Nel comportamento estivo, pertanto, oltre al contributo resistivo dei materiali presenti nella struttura, è necessario conoscere e valutare anche il contributo inerziale.
 
L’inerzia termica è la capacità di un materiale di accumulare calore e poi cederlo in forma attenuata in un tempo successivo. L’inerzia termica è descritta attraverso due indicatori: lo sfasamento termico e il fattore di attenuazione (fa).
 

La normativa di riferimento

Le regole per il controllo delle prestazioni energetiche degli edifici ad oggi in vigore sono descritte dal Decreto Ministeriale del 26 giugno 2015, il cosiddetto Decreto Requisiti Minimi. Per quanto riguarda le prestazioni estive, il decreto propone diversi obblighi in funzione dell’ambito d’applicazione dell’intervento (nuova costruzione, demolizione e ricostruzione, ampliamenti, ristrutturazioni e riqualificazioni) e della categoria di edificio (residenziale, commerciale, industriale, pubblico ecc).
 
Per le sole verifiche estive legate alle prestazioni dell’involucro opaco, il decreto prevede il controllo:
 
  • dell’indice energetico per il servizio di raffrescamento EPc,nd;
  • delle prestazioni inerziali delle strutture opache esposte alla radiazione attraverso la trasmittanza periodica Yie o la massa superficiale Ms;
  • del rischio di surriscaldamento della copertura attraverso un’analisi dell’efficacia delle strategie progettuali adottate (riflettanza solare, intercapedini ventilate, coperture verdi).
 

Come agisce lo sfasamento termico?

Lo sfasamento termico indica il tempo necessario affinché il picco di calore esterno, generato da una sollecitazione energetica estiva, si propaghi all'interno di una struttura. Si misura in ore e minuti. 
 
L'attenuazione è il rapporto tra la trasmittanza termica periodica e quella stazionaria; fornisce un'indicazione sulla variazione del flusso termico e della temperatura nel passaggio dal regime stazionario a quello dinamico. Questo parametro è adimensionale.
 
L’inerzia termica è tanto migliore quanto maggiore è lo sfasamento e tanto più bassa è l’attenuazione.
 
In condizioni ideali, una stratigrafia con prestazioni estive ottimali avrebbe uno sfasamento di 24h e un’attenuazione pari a 0. Tuttavia, si considera un buon sfasamento quando esso supera le 8 ore e una buona attenuazione quando il suo valore è inferiore a 0,3.
 
Grazie allo sfasamento termico il calore che attraversa una struttura non è solo trasmesso ma anche trattenuto, o meglio accumulato per un determinato tempo, e poi rilasciato. Ogni strato che compone la stratigrafia dell’involucro trattiene parte dell’energia in base alla propria capacità di accumulo.
 
Per spiegare il concetto di sfasamento termico facciamo un esempio pratico. Considerando uno sfasamento di 10 h, se alle ore 13:00 la temperatura all’esterno è di 36°C, serviranno 10 ore per attraversare l’involucro e ritrovare la stessa temperatura all’interno. Questo vuol dire che il calore raggiungerà l’interno durante le ore serali, proprio quando la temperatura esterna è attenuata e durante le quali può essere smaltito con il ricambio d’aria, garantendo il confort termico estivo.

Ottimizzare le prestazioni estive: il ruolo dello sfasamento termico
 

Come ottimizzare lo sfasamento termico

L’involucro, inteso come l’insieme delle strutture opache verticali ed orizzontali, è sicuramente uno dei fattori che maggiormente determinano le prestazioni estive di un edificio.
 
Per una progettazione estiva finalizzata alla riduzione della energia entrante nell’edificio
sono necessarie adeguate caratteristiche sia resistive che di accumulo.
 
Per ottimizzare lo sfasamento termico e quindi evitare che l’ambiente interno diventi “caldo come un forno” e di dipendere dagli impianti di raffrescamento per tutto la stazione estiva, è necessario lavorare sulle stratigrafie.
 
La soluzione ideale è isolare termicamente l’involucro e creare una buona massa termica.
 
Si potrebbe optare per una muratura massiva, oppure per un cappotto esterno (posizionare l’isolamento termico quanto più distante dall’ambiente interno è la soluzione ideale), tuttavia se non è possibile agire in questo modo, ci sono tecniche meno invasive come l’insufflaggio, ovvero l’isolamento in intercapedine, oppure la coibentazione dall’interno.
 
Non va trascurato l’isolamento della copertura. Nel caso di coperture inclinate si potrà intervenire con:
 
  • isolamento in estradosso della copertura (dall’esterno);
  • isolamento in intradosso (dall’interno).
 
Nel caso delle coperture piane avremo:
 
  • coperture piane a tetto caldo: il materiale isolante è posizionato sotto il manto impermeabile;
  • coperture piane a tetto rovescio: il materiale isolante è posizionato sopra il manto impermeabile.
 
A questi interventi se ne possono aggiungere altri che vanno a migliorare le performance di base come:
 
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