Serramenti sostenibili, cosa sono e come progettarli

10/12/2025 - Dopo aver indagato le proprietà del vetro in architettura, è necessario capire come le prestazioni delle componenti finestrate siano influenzate dalla composizione vetro-telaio.
 
Quest’ultimo, detto anche serramento (inteso in combinazione con il vetro), non è un semplice elemento di supporto, ma un componente critico dell’involucro edilizio. Le sue prestazioni (termiche, acustiche, meccaniche e di tenuta) determinano in gran parte l’efficienza energetica e il comfort interno di un edificio.
 
Per i progettisti, la scelta del materiale e del design del telaio è fondamentale per raggiungere gli obiettivi di sostenibilità ambientale e rispettare i requisiti normativi stringenti, in particolare per gli edifici NZEB.
 

Telaio e sostenibilità

La sostenibilità di un serramento si valuta lungo l’intero ciclo di vita: dalla scelta delle materie prime, al consumo energetico durante la fase d’uso, fino alla sua riciclabilità.
 
Il contributo più significativo del telaio alla sostenibilità è la sua capacità di minimizzare le dispersioni termiche. Il telaio, rappresentando tipicamente il 20% - 30% della superficie totale del serramento, è spesso il punto debole termico rispetto al pannello vetrato ad alte prestazioni, soprattutto perché, di fatto, rappresenta sia un ponte termico di forma che di struttura.
 
Rispetto all’impatto ambientale (LCA), la scelta del materiale influisce sul consumo energetico incorporato (embodied energy) e sulla riciclabilità.
 
In particolare:

• il PVC è prodotto da petrolio e cloro. Ha un’ottima trasmittanza intrinseca e la sua riciclabilità è buona, ma la produzione primaria ha un impatto chimico significativo.
• Alluminio è un materiale di eccellente durabilità e riciclabilità (fino al 95%), ma la produzione primaria è ad alta intensità energetica (elevata embodied energy), inoltre richiede un taglio termico efficace per prestazioni accettabili.
• Legno è un materiale rinnovabile e a bassa embodied energy. Ha un eccellente isolamento termico intrinseco, in questo caso la sostenibilità dipende dalla gestione forestale (certificazioni come FSC o PEFC) e dalla durabilità.

 

Tipologie di materiali per i telai

I telai si differenziano in base al materiale, ognuno con specifici vantaggi e svantaggi propri delle proprietà intrinseche e di come vengono installati in opera.
 

Alluminio (Al)

L’alluminio è leggero, resistente, durevole e richiede minima manutenzione, ideale per grandi luci e facciate continue. Purtroppo, come quasi tutti i metalli, è un eccellente conduttore termico (l circa 200 W/mK), quindi è necessario dotare il telaio in alluminio di Taglio Termico (TT), ovvero si interrompe la continuità metallica del profilo con l’inserimento di un materiale a bassa conducibilità (ad esempio poliammide rinforzata con fibra di vetro). I profili a Triplo Taglio Termico o con intercapedini riempite di isolante (per esempio con schiuma poliuretanica) per raggiungere U_f molto bassi, fino a 0,8 W/m²K.
 

Legno

Il legno offre un’eccellente estetica architettonica, un ottimo isolamento termico naturale (l circa 0,13 W/mK) e un basso impatto ambientale se proveniente da fonti gestite e certificate. Il telaio in legno necessitano di una manutenzione periodica e sono sensibili all’umidità e ai raggi UV (specialmente se direttamente esposto). I telai in legno lamellare hanno una migliore stabilità dimensionale e quelli in legno trattato termicamente hanno una maggiore durabilità.
 

PVC (Cloruro di Polivinile)

Il PVC è economico, leggero e offre un ottimo rapporto costo/benefici grazie alla sua struttura a camere d’aria multiple. Ha una bassa rigidità strutturale, infatti, necessità di rinforzi in acciaio o composito per grandi aperture e presenta sensibilità alla dilatazione termica. Esistono profili a 5, 6 o più camere con spessori costruttivi elevati, che, spesso, vengono rinforzati con materiali compositi non metallici per eliminare i ponti termici dei rinforzi in acciaio.
 

Materiali ibridi e compositi

Esistono poi i materiali ibridi o compositi come:

• legno-alluminio che combina estetica e isolamento del legno all’interno, con la durabilità e la resistenza agli agenti atmosferici dell’alluminio all’esterno.
• vetroresina (fiberglass) è un materiale composito leggero, con eccellente isolamento e stabilità dimensionale, utilizzato soprattutto in Nord America. Non è però riciclabile e in Italia e per il suo smaltimento è considerato un rifiuto speciale.

 

Prestazioni termoigrometriche e acustiche

Il progetto del serramento deve bilanciare la prestazione termica, acustica e di tenuta del sistema vetro/telaio. È necessario tenere conto di diversi fattori in fase di scelta progettuale, eccone alcuni.
 
Un telaio mal isolato crea un ponte termico lineare (o puntuale nel migliore dei casi) nell’attacco tra serramento e partizione verticale opaca, abbassando la temperatura superficiale interna e causando potenziale condensa superficiale e proliferazione di muffe, compromettendo, quindi, la salubrità e durabilità. La trasmittanza del telaio (U_f) è il fattore determinante, infatti, i profili devono garantire un accoppiamento efficace con il muro (uso di controtelai isolati e guarnizioni) per evitare il ponte termico perimetrale.
 
La prestazione globale di una finestra è espressa dalla trasmittanza termica del serramento (U_w) che è una media ponderata della trasmittanza del telaio (U_f), della trasmittanza del vetro (U_g) e del ponte termico lineare al perimetro del vetro (y_g x coefficiente di accoppiamento).
 
dove: A sono le aree e l_g è la lunghezza del perimetro del vetro. La minimizzazione di U_f e y_g (attraverso l’uso di distanziatori a bordo caldo) è essenziale per un basso U_w.
 
La tenuta all’aria e all’acqua è cruciale per l’efficienza energetica:

• tenuta all’aria (permeabilità all’aria): classificata da 1 (peggiore) a 4 (migliore). La classe 4 è richiesta per NZEB. La tenuta dipende dalla geometria delle guarnizioni (doppia o tripla battuta) e dalla precisione dell’assemblaggio.
• tenuta all’acqua: classificata da 1A a E9A (resistenza alla pressione del vento con pioggia battente).

 

Prestazioni acustiche

L’isolamento acustico del serramento (R_w) dipende da:

• vetro: la componente principale (vetri stratificati acustici);
• telaio: deve avere una massa adeguata e garantire una perfetta tenuta all’aria. Le fessure e le perdite d’aria sono il principale veicolo di trasmissione sonora.

 
Tabella 1_Proprietà termiche e riciclabilità tipiche per telai
  Nota: I valori U_f sono indicativi e dipendono dalla geometria e dai materiali isolanti specifici utilizzati nel profilo.
 

Alcuni esempi di architetture contemporanee

La scelta del telaio in architettura contemporanea è spesso legata alla ricerca della massima trasparenza e della resistenza strutturale, specialmente in grandi facciate.
 
Shanghai Tower - Gensler (2016). Facciata a doppia pelle: il vetro interno ed esterno è sostenuto da un complesso sistema a telaio e cavi. I telai in alluminio del rivestimento esterno minimizzano il loro impatto visivo grazie al design aerodinamico e alla grande distanza tra i due strati di vetro.
 
Elbphilharmonie - Herzog & de Meuron (2016). Facciata curva in vetro e alluminio: la superficie vetrata curva e ondulata è ottenuta con pannelli di vetro isolante sagomati e telai in alluminio estruso a taglio termico, progettati su misura per seguire la complessa geometria esterna senza compromettere la tenuta.
 
Centro Pompidou-Metz - Shigeru Ban Architects (2010). Telaio in Legno-composito per copertura: l’uso di una complessa griglia strutturale in legno lamellare crea un pattern esagonale sulla copertura. I vetri esagonali sono montati su telai ibridi che garantiscono tenuta e stabilità con una struttura in legno a vista.
 
Aqua Tower - Studio Gang Architects (2010). Telai nascosti e balconi curvi: sebbene in ques’opera la caratteristica principale siano i balconi sinuosi, i telai delle finestre sono arretrati e integrati nelle solette e parapetti in cemento. I telai in alluminio sono ad alta efficienza per minimizzare i ponti termici tra le parti strutturali in calcestruzzo.
 
New York Times Building - Renzo Piano Building Workshop (2007). Facciata sottile e minimalista: il telaio è un sistema customizzato di alluminio a taglio termico che accoglie vetri ad alte prestazioni e integra un sistema di schermatura solare ceramica a lamelle orizzontali in vetro, riducendo l’impatto del telaio e massimizzando la luce.
 
Museo dell’Acropoli - Bernard Tschumi Architects (2009). Telai a montanti sottili e strutturali: la galleria superiore è interamente vetrata con un sistema di facciata continua che usa montanti in acciaio o alluminio minimali per non disturbare la vista sul Partenone, richiedendo un’altissima precisione ingegneristica per carichi sismici e isolamento.
 
Hearst Tower (New York) - Foster + Partners (2006). Telaio strutturale: la facciata triangolare (diagrid) utilizza telai in alluminio estruso altamente isolati in combinazione con il vetro ad alta selettività, riducendo i ponti termici e supportando l’efficienza energetica. Il telaio supporta l’integrazione di sistemi di ventilazione passiva.
 
Biblioteca Centrale di Seattle - OMA / Rem Koolhaas (2004). Telai e rete metallica integrati: i pannelli vetrati sono sostenuti da telai in alluminio. L’elemento distintivo è l’integrazione della rete metallica romboidale, che funge da schermatura solare e viene montata in prossimità del vetro per ridurre l’impatto del guadagno termico solare.
 
The Gherkin (30 St Mary Axe) - Foster + Partners (2004). Telaio in alluminio ad alte prestazioni: utilizzo di un sistema di facciata a doppia pelle integrata (DSF) con profili sottili in alluminio a taglio termico, che supportano sia il vetro esterno che quello interno, gestendo la ventilazione passiva.
 
Maison de Verre - Pierre Chareau & Bernard Bijvoet (1932). Vetro mattone e struttura in acciaio: è un esempio storico, ma influente in architettura, infatti, qui il telaio strutturale in acciaio nero (ferro) è chiaramente a vista, separando e supportando i blocchi di vetro. Nonostante non abbia prestazioni termiche moderne, mostra il telaio come elemento strutturale primario.