Nelle costruzioni con struttura in legno, l’isolamento non solo incide sui costi di riscaldamento e sul comfort, ma anche sulla durata dell’intera costruzione. Infatti, i sottili montanti in legno, le intercapedini, gli strati di pellicola e i rivestimenti formano un sistema di fisica delle costruzioni che funziona in modo affidabile solo se l’isolamento termico, la protezione dall’umidità e l’isolamento acustico sono coordinati tra loro. Chi comprende l’isolamento nell’edilizia a telaio in legno, comprende il principio dell’edilizia leggera, efficiente e sostenibile nel suo punto più delicato.
- Cosa significa la costruzione a telaio in legno dal punto di vista strutturale e perché l’isolamento assume in essa una funzione strutturale
- Quali materiali isolanti sono adatti alla costruzione con struttura in legno e in cosa differiscono dal punto di vista fisico
- In che modo sono correlati la conducibilità termica, il coefficiente di trasmissione termica e la diffusione del vapore
- Quale ruolo svolgono la barriera al vapore, la barriera di vapore e la tenuta al vento nella struttura delle pareti
- Perché i ponti termici sono intrinseci al sistema delle costruzioni con struttura in legno e come possono essere ridotti al minimo
- Come interagiscono l’isolamento tra i montanti, il raddoppio delle pareti e l’isolamento esterno
- Quali norme e principi di progettazione sono determinanti per l’isolamento nelle costruzioni con struttura in legno
- Quali sono gli errori tipici di esecuzione e quali sono le loro conseguenze a lungo termine
Costruzione a telaio in legno e isolamento: principio costruttivo e logica del sistema
La costruzione con struttura in legno, nota nei paesi anglosassoni come «platform frame» o «timber frame construction», è un sistema edilizio in cui un’ossatura portante composta da montanti verticali in legno, travi orizzontali e telai, nonché elementi di rinforzo diagonali, assorbe i carichi. Gli intercapedini, ovvero gli spazi tra i montanti, non sono strutturalmente portanti e possono essere interamente riempiti con materiale isolante. È proprio qui che risiede uno dei principali punti di forza di questa tecnica costruttiva: la struttura portante e l’isolamento termico coincidono spazialmente, senza che lo strato isolante imponga un ulteriore spessore alle pareti.
Questa logica di sistema ha conseguenze dirette sulla progettazione dell’isolamento nell’edilizia a telaio in legno. I montanti stessi fanno parte del livello di isolamento termico, ma conducono il calore in modo nettamente migliore rispetto ai materiali isolanti presenti nelle campate. Il legno ha una conducibilità termica di circa 0,13 W/(m·K), mentre i materiali isolanti in fibra minerale raggiungono valori compresi tra 0,032 e 0,045 W/(m·K). Ciò significa che: ovunque un montante attraversi lo strato isolante, si crea un effetto di ponte termico lineare. Con una distanza tipica tra i montanti di 62,5 centimetri e una larghezza dei montanti di 6 centimetri, circa il dieci per cento della superficie della parete è costituito da legno anziché da materiale isolante. Questa percentuale riduce sensibilmente la resistenza termica effettiva della parete rispetto al valore teorico che si otterrebbe considerando esclusivamente lo spessore del materiale isolante.
La conseguenza di questa logica di sistema è che, nelle costruzioni con struttura in legno, l’isolamento tra i montanti da solo raramente è sufficiente per raggiungere i livelli di isolamento termico oggi richiesti. Solo la combinazione tra isolamento delle intercapedini e un ulteriore strato isolante trasversale ai montanti, sia esso sotto forma di doppio rivestimento sul lato interno o di isolamento esterno, elimina efficacemente i ponti termici dei montanti. Questa stratificazione non è un lusso, ma una necessità dal punto di vista della fisica delle costruzioni in ogni edificio che debba soddisfare i requisiti della legge sull’energia degli edifici (GEG).
Materiali isolanti nelle costruzioni con struttura in legno: proprietà, tipologie e idoneità
La scelta del materiale isolante giusto per le costruzioni con struttura in legno si basa contemporaneamente su diversi criteri: conducibilità termica, comportamento alla diffusione del vapore, isolamento acustico, comportamento al fuoco, lavorabilità, caratteristiche ecologiche e costi. Nessun materiale isolante soddisfa tutti i requisiti allo stesso modo; la scelta dipende sempre dalla struttura concreta della parete, dalla destinazione d’uso dell’edificio e dalle priorità progettuali.
Materiali isolanti in fibra minerale
La lana di vetro e la lana di roccia sono i materiali isolanti più comunemente utilizzati nell’isolamento delle intercapedini nelle costruzioni con struttura in legno. Sono dimensionalmente stabili, incombustibili (classe europea A1 o A2), di facile lavorazione e disponibili in quasi tutti gli spessori e le densità apparenti. La loro conducibilità termica varia, a seconda del prodotto, tra 0,032 e 0,040 W/(m·K). Per l’isolamento degli intercapedini si utilizzano feltri o pannelli da fissaggio a incastro, che grazie a una leggera sovramisura si incastrano negli intercapedini aderendo perfettamente senza bisogno di colla o elementi di fissaggio. Rispetto alla lana di vetro, la lana di roccia presenta il vantaggio di una maggiore densità apparente, il che influisce positivamente sull’isolamento acustico; inoltre, mantiene la propria forma anche a temperature più elevate.
Un aspetto importante dei materiali isolanti in fibra minerale è la loro struttura a pori aperti, che consente la diffusione del vapore. La resistenza alla diffusione (valore µ) è pari a 1, il che significa che il vapore acqueo attraversa lo strato isolante con la stessa facilità con cui attraversa l’aria ferma. Ciò è fondamentalmente vantaggioso per le costruzioni con struttura in legno, poiché l’umidità penetrata può essiccarsi nuovamente per diffusione. Allo stesso tempo, ciò presuppone che la barriera al vapore sul lato interno dell’ambiente sia realizzata con cura, per impedire che un eccesso di umidità penetri nella struttura.
Materiali isolanti in fibra di legno e cellulosa
I materiali isolanti in fibra di legno, prodotti a partire da legno sfibrato, e quelli in cellulosa, ricavati da carta da macero riciclata, rientrano tra le alternative ecocompatibili ampiamente utilizzate nelle costruzioni con struttura in legno. La loro conducibilità termica è leggermente superiore a quella della lana minerale, tipicamente compresa tra 0,038 e 0,050 W/(m·K), a seconda del prodotto e della modalità di posa. Il loro vantaggio decisivo risiede nella capacità di tamponare l’umidità: possono assorbire e rilasciare vapore acqueo in modo reversibile senza perdere in modo permanente il loro effetto isolante, purché la quantità di umidità assorbita non superi determinati valori limite.
L’isolante in cellulosa viene spesso utilizzato come isolante soffiato, in cui il materiale fibroso sfuso viene soffiato meccanicamente negli intercapedini chiusi. Questo metodo colma in modo affidabile le cavità e le fessure che possono formarsi durante la posa di pannelli o materassini, garantendo un riempimento molto omogeneo. I pannelli in fibra di legno vengono utilizzati sia come isolamento tra i vani sia come isolamento supplementare esterno e possono fungere contemporaneamente da strato frangivento e da pannello di sottofondo permeabile alla diffusione. Entrambi i materiali sono infiammabili e, a seconda dei requisiti di protezione antincendio, richiedono rivestimenti o rivestimenti protettivi adeguati.
Materiali isolanti sintetici e ad alte prestazioni
Il polistirolo espanso (EPS) e il polistirolo estruso (XPS), così come la schiuma rigida di poliuretano (PUR/PIR), vengono utilizzati nell’edilizia a telaio in legno più raramente all’interno delle cavità, ma più frequentemente come strato isolante supplementare esterno. I loro valori di conducibilità termica molto bassi, inferiori a 0,022 W/(m·K) per il PUR/PIR, consentono spessori ridotti con un elevato effetto isolante. La loro elevata resistenza alla diffusione (valori µ compresi tra 30 e oltre 100) li rende tuttavia una barriera al vapore, il che richiede un’attenta progettazione nella struttura delle pareti delle costruzioni con struttura in legno: se viene posato uno strato impermeabile al vapore all’esterno, occorre assicurarsi che non si formi condensa all’interno della parete.
I pannelli isolanti sottovuoto (VIP) e i materiali isolanti a base di aerogel rappresentano la classe ad alte prestazioni, con conducibilità termica inferiore a 0,010 W/(m·K). Sono costosi, delicati dal punto di vista meccanico e complessi da lavorare, ma offrono una soluzione tecnicamente valida laddove lo spessore delle pareti debba essere ridotto al minimo per motivi progettuali o urbanistici. Nell’edilizia con struttura in legno, finora sono stati utilizzati piuttosto in situazioni particolari, ad esempio in caso di sopraelevazioni o ristrutturazioni in spazi ristretti.
Barriera al vapore, barriera di vapore e barriera al vento: gli strati funzionali nella struttura della parete
L’isolamento nelle costruzioni con struttura in legno funziona solo in combinazione con strati funzionali chiaramente definiti, che controllano l’umidità e il movimento dell’aria. Il più importante di questi strati, sul lato interno dell’ambiente, è la barriera al vapore o lo schermo al vapore. Entrambi i termini vengono spesso confusi nell’uso quotidiano, ma indicano prodotti fisicamente diversi. Una barriera al vapore è uno strato con una resistenza alla diffusione molto elevata (valore sd superiore a 1500 m), che impedisce quasi completamente il passaggio del vapore acqueo. Una barriera al vapore ha un valore sd inferiore, ma comunque nettamente superiore, e consente una diffusione del vapore minima e controllata.
Nelle costruzioni con struttura in legno oggi vengono utilizzati prevalentemente freni al vapore adattivi all’umidità, che modificano il proprio valore sd in funzione dell’umidità relativa dell’aria circostante. In inverno, quando l’aria interna è relativamente secca e il gradiente di pressione del vapore è diretto dall’interno verso l’esterno, queste membrane aumentano la loro resistenza alla diffusione e proteggono la struttura dall’umidità in entrata. In estate, quando la struttura deve asciugarsi, il valore sd diminuisce e la pellicola permette all’umidità di diffondersi verso l’interno. Questa caratteristica rende le barriere al vapore adattive all’umidità particolarmente adatte a strutture con materiali isolanti organici come la cellulosa o la fibra di legno, che dipendono dalle riserve di essiccazione.
Sul lato esterno della struttura isolante è necessario uno strato resistente al vento ma permeabile al vapore. Esso impedisce che i flussi convettivi compromettano l’effetto isolante, ma consente al vapore acqueo di diffondersi verso l’esterno. Pannelli in fibra di legno, membrane speciali a tenuta al vento o pannelli di sottotetto permeabili al vapore svolgono questa funzione. Il valore sd di questo strato dovrebbe essere nettamente inferiore a quello della barriera al vapore sul lato interno, affinché la struttura possa asciugarsi verso l’esterno più rapidamente di quanto venga inumidita dall’interno. Questo principio, noto come principio della diffusione graduale del vapore o «principio di Isorce», è una regola fondamentale per una corretta struttura delle pareti dal punto di vista della fisica delle costruzioni nell’edilizia a telaio in legno.
L’ermeticità all’aria va rigorosamente distinta dalla diffusione del vapore. Mentre la diffusione del vapore è un processo lento e privo di pressione, la convezione, ovvero il trasporto di umidità tramite correnti d’aria, può introdurre nella struttura una quantità di umidità molte volte superiore a quella trasportata per diffusione. Anche piccole fessure nella barriera al vapore, in corrispondenza di giunti, passanti o raccordi, possono causare notevoli danni da umidità in caso di differenze di pressione tra l’interno e l’esterno. Il livello di tenuta all’aria deve quindi essere progettato e realizzato come uno strato perimetrale e senza interruzioni; il test Blower Door secondo la norma DIN EN 13829 serve a verificare misurativamente questo requisito.
Ponti termici nelle costruzioni con struttura in legno: origine, valutazione e riduzione al minimo
I ponti termici sono intrinseci alle costruzioni con struttura in legno, poiché i montanti in legno attraversano lo strato isolante a intervalli regolari. Questi cosiddetti «effetti a nervatura» o «ponti termici dei montanti» possono essere ridotti mediante misure strutturali, ma non eliminati completamente. La valutazione avviene tramite il coefficiente di trasmissione termica (valore U) dell’intera struttura della parete, che tiene conto dell’effetto nervatura mediante un calcolo ponderato in base alla superficie. La base normativa è la norma DIN EN ISO 6946, che descrive una procedura semplificata per il calcolo del valore U per strati disomogenei.
La misura più efficace per ridurre l’effetto nervatura consiste nel predisporre uno strato isolante che attraversi i montanti, disposto perpendicolarmente al piano dei montanti. Sul lato interno può trattarsi di un piano di posa costituito da listelli di legno con isolante interposto, mentre sul lato esterno può essere uno strato di pannelli in fibra di legno o in lana minerale. Già uno strato isolante aggiuntivo di 60 millimetri all’esterno o all’interno riduce notevolmente la percentuale di ponti termici dei montanti e migliora in modo significativo il valore U effettivo della parete. Allo stesso tempo, il piano di installazione sul lato interno crea spazio per il passaggio delle linee, senza che il livello di tenuta all’aria venga compromesso dai fori di passaggio.
I ponti termici geometrici agli angoli dell’edificio, nei raccordi con il soffitto e negli intradossi delle finestre possono essere controllati nelle costruzioni con struttura in legno grazie a un’attenta progettazione dei dettagli. Negli intradossi delle finestre, l’isolamento dei montanti e delle zone dell’architrave è particolarmente importante, poiché in questi punti la continuità dell’isolamento viene interrotta dal pacchetto del telaio della finestra. I cataloghi dei ponti termici, pubblicati dagli istituti di ricerca e dalle associazioni di categoria per l’edilizia con struttura in legno, forniscono i valori Ψ per i dettagli di raccordo tipici, che devono essere presi in considerazione nel calcolo del bilancio energetico secondo la GEG.
Basi normative e requisiti di progettazione
L’isolamento nelle costruzioni con struttura in legno è soggetto a un quadro normativo composto da norme nazionali ed europee, nonché dalla legge sull’energia degli edifici (GEG). La GEG definisce i requisiti relativi al fabbisogno annuo di energia primaria e ai coefficienti di trasmissione termica dei singoli elementi costruttivi. Per le pareti esterne negli edifici di nuova costruzione si applicano valori U massimi, che variano a seconda del tipo di edificio e del metodo di verifica. Nelle costruzioni con struttura in legno questi valori sono generalmente facilmente raggiungibili grazie alla combinazione di isolamento tra i montanti e di uno strato isolante aggiuntivo, ma richiedono un calcolo accurato che tenga conto dell’effetto nervatura.
La norma DIN 4108 «Isolamento termico e risparmio energetico negli edifici» è la norma di riferimento per i requisiti di fisica delle costruzioni. La parte 2 disciplina i requisiti minimi di isolamento termico, mentre la parte 3 riguarda la protezione dall’umidità di origine climatica. Quest’ultima descrive il metodo Glaser, una procedura di calcolo grafica semplificata per verificare se nella sezione trasversale della parete si formi condensa. Il metodo Glaser presenta dei limiti, poiché non tiene conto dell’assorbimento, del trasporto capillare e dell’effetto tampone igrometrico dei materiali; per le strutture murarie con materiali isolanti igroscopici come la cellulosa o le fibre di legno, una simulazione dinamica dell’umidità secondo la norma DIN EN 15026 (calcolo WUFI) è quindi più significativa ed è raccomandata dai progettisti specializzati.
Per l’isolamento acustico nelle costruzioni con struttura in legno fanno da riferimento la norma DIN 4109 e i relativi allegati. Le costruzioni con struttura in legno, a causa della loro bassa massa superficiale, presentano per loro natura un isolamento acustico aereo inferiore rispetto agli elementi massicci pesanti. Tuttavia, grazie all’impiego di materiali isolanti ad alta densità apparente (in particolare la lana di roccia), a livelli di rivestimento disaccoppiati e a un’attenta minimizzazione della trasmissione laterale, è possibile ottenere elevati valori di isolamento acustico anche nelle costruzioni con struttura in legno. L’isolamento svolge qui una doppia funzione: isola sia termicamente che acusticamente.
Errori tipici di esecuzione e loro conseguenze dal punto di vista della fisica delle costruzioni
Gli errori più comuni nell’isolamento nelle costruzioni con struttura in legno non derivano dalla mancanza di materiale, ma da una realizzazione difettosa. Si formano vuoti nell’isolamento tra i montanti, i cosiddetti ponti termici da convezione, quando i feltri di fissaggio non aderiscono su tutta la superficie, vengono spinti oltre i montanti o rimangono vuoti nei punti di raccordo con travetti e telai. Tali lacune provocano flussi di convezione locali all’interno dello strato isolante, che riducono notevolmente la resistenza termica e, al contempo, possono trasportare umidità nella struttura.
Gli errori nella barriera al vapore sono particolarmente critici. Giunti non incollati, passaggi non sigillati per cavi elettrici o tubi, nonché collegamenti insufficienti a soffitti e pavimenti causano perdite nel livello di tenuta all’aria. Anche piccole aperture di pochi centimetri quadrati possono, in presenza di differenze di pressione tra interno ed esterno, provocare notevoli flussi di umidità nella struttura. Le conseguenze sono la formazione di condensa sul rivestimento esterno, l’aumento dell’umidità del legno nei montanti e, in caso di umidità eccessiva prolungata, la proliferazione di muffe e il marciume del legno. Poiché questi danni rimangono nascosti dietro il rivestimento, spesso vengono notati solo dopo anni, quando sono già diventati considerevoli.
Un altro errore comune è la sottovalutazione dei ponti termici nei dettagli di collegamento. I telai delle finestre non integrati nello strato isolante, le solette dei balconi prive di separazione termica o i raccordi al soffitto in cui la continuità dell’isolamento è interrotta generano punti di freddo locali sulla superficie interna della parete. Se la temperatura superficiale in questi punti rimane costantemente al di sotto della temperatura di rugiada dell’aria interna, l’acqua condensa e la formazione di muffa è la conseguenza inevitabile. La termografia a infrarossi è uno strumento collaudato per individuare e documentare tali punti deboli dopo il completamento dei lavori.
L’isolamento nelle costruzioni con struttura in legno come elemento integrante della progettazione
L’isolamento nelle costruzioni con struttura in legno non è un dettaglio secondario da aggiungere dopo la progettazione della planimetria. È parte integrante del sistema costruttivo e deve essere preso in considerazione fin dall’inizio. La scelta di un determinato materiale isolante influisce sullo spessore delle pareti, sulla disposizione delle finestre, sulla progettazione dei dettagli dei raccordi, sul concetto di protezione antincendio e sul bilancio ecologico dell’edificio. Viceversa, la destinazione d’uso, la zona climatica, i requisiti di isolamento acustico e gli obiettivi progettuali determinano quali materiali isolanti e quali spessori degli strati siano più indicati.
La dimensione ecologica della scelta del materiale isolante assume particolare importanza nell’edilizia con struttura in legno, poiché questo sistema costruttivo è spesso associato all’obiettivo dell’edilizia sostenibile. I materiali isolanti in fibra di legno e cellulosa non solo si integrano bene con la struttura portante in legno dal punto di vista della fisica delle costruzioni, ma contribuiscono anche in modo significativo al bilancio ecologico dell’edificio: entrambi i materiali sono prodotti con materie prime rinnovabili o riciclate, presentano un’energia grigia favorevole e, al termine del loro ciclo di vita, possono essere compostati o valorizzati termicamente. La lana minerale richiede un maggiore impiego di energia nella produzione, ma è durevole, non infiammabile e facilmente riciclabile. I materiali isolanti sintetici offrono prestazioni elevate con uno spessore ridotto, ma sono oggetto di valutazioni più critiche in termini di bilancio ecologico e riciclabilità.
Gli esperti di architettura, fisica delle costruzioni e edilizia in legno, che fin dall’inizio analizzano congiuntamente le interazioni tra struttura portante, strati isolanti, livello di tenuta all’aria e rivestimento, realizzano costruzioni convincenti dal punto di vista energetico, fisico-costruttivo e progettuale. La costruzione a telaio in legno offre a tal fine un sistema flessibile e collaudato che, con il giusto concetto di isolamento, rientra tra le costruzioni murarie più efficienti conosciute nell’edilizia contemporanea. Il presupposto è che la progettazione e l’esecuzione siano trattate con la stessa cura, poiché in questo sistema ogni strato dipende dall’altro.



















