Il comportamento igrometrico di pareti ad alto isolamento

In order to comply with the Directive 2002/91/EC on the “Energy Performance of Buildings” Italian Government has published the decree DLgs 192/05, which has been then supplemented with the DLgs 311/06 on “corrective and additional disposition to DLgs 192/05” and more recently with the DPR 59/09. These new regulations focus on the performances of the building envelope and of single building components and they are aimed at reducing energy consumption and emissions of polluting gases. On the one hand such regulations promote natural construction materials of limited environmental impact, especially as far as thermo-regulation is concerned, as they enhance eco-sustainable buildings based on the awareness of the environmental issue. At the same time they also encourage constructors and designers to develop “watertight” building components with low vapour permeability, since on the other hand they also underline the necessity to respect the limits of thermal-transmittance for opaque structures. Most of the times this target is achieved thanks to “super-insulated” walls, made of very thick insulation. As a result of this, the function of the building envelope changes radically. The building envelope is no longer responsible for transmitting vapour towards the outside. In fact its components interacts with the vapour produced through internal and external conditions in a very differentiated way (that is separately and independently). Its function is further endangered by many of the highly hygroscopic natural materials, which are being introduced according to the principles of green building. Such materials which can store and release vapour are often responsible for water collection within the opaque envelope. High values of relative indoor humidity can also develope condensation and mould growth on the internal surface of the envelope, causing deterioration of the construction material and affecting the health of the inhabitants. These new regulations focus basically on energy saving, and tend to neglect the importance that indoor hygrometric comfort has for the purpose of a building and people living in it. In order to meet energy saving standards, an analytic comparative study has been carried out to evaluate the different hygrometric efficiency between massive walls and light walls, as well as the dynamic behaviour of the two when exposed to internal stresses. In this doctoral thesis, the capacity of passive control systems to reduce the variation of relative humidity in inhabited buildings has been also analysed. This mainly analytic study has been carried out by means of dynamic hygrometric software, able to replicate indoor climatic conditions (temperature and R.H) once having set external climatic conditions and those of the building envelope. The calculation method to determine the dynamic load of inner vapour has been given by the creation of a sinusoidal law which takes into account the number of people in the room, considering their time of stay and the production of vapour per hour, according to the kind of activity they are doing. The first step of simulation focused on the evaluation of the dynamic hygrometric behaviour of the opaque element in relation to the issues linked to the DLgs. 311/06: year’s simulations have been done in order to compare different building solutions (inertial/light). Such solutions differing in presence/absence of mass, insulating technology (more or less hygroscopic), presence of vapour shield, external climatic conditions, and level of air tightness within the building. Results have been evaluated taking into consideration hygrometric issues such as climatic conditions and the risk of mould growth on surfaces (for thermo-hygrometric comfort), possible deterioration of finishing and natural insulating materials, and the loss of thermal-conductivity properties of thermo-insulating materials. The second simulation step was aimed at demonstrating that each kind of opaque envelope (of medium or low trasmittance, massive or light) is no means of vapour transmission towards the outside. On the contrary it can interact dynamically with the environment to some extent and develop a differentiated hygrometric behaviour when it is exposed to vapour loads. Results have proven that the internal and the external part of the opaque envelope have a different reaction in front of dynamic stresses. It has been proposed an average dimension of active wall thickness based on vapour loads of the internal environment. Indeed according to the materials of which it is made, the internal environment is exposed to the phenomenon of store and release of vapour. The quantity of vapour being transferred to the outside from the middle part of the wall has been also calculated, even though the value is very low. Once demonstrated the importance of the internal finishing, the study went on with the parameterization of the hygrometric features which regulate the storing and releasing capacity of internal plaster finishing. Finally it was analysed the impact of different kind of internal finishing (with different “Moisture Buffering Capacity”) when applied to traditional massive walls in internal environments exposed to high internal dynamic vapour loads.

L’Italia ha accolto i contenuti della direttiva 2002/91/CE “Rendimento energetico nell’edilizia”, con la pubblicazione del DLgs 192/05, successivamente integrato con il DLgs 311/06 “Disposizioni correttive e integrative al DLgs 192/05” e il recente DPR 59/09. Le nuove disposizioni normative con lo scopo di ridurre i consumi energetici e le emissioni di gas inquinanti, rivolgono particolare attenzione alle prestazioni dell’involucro e dei singoli componenti edilizi. Da un lato, quindi, il settore dei materiali da costruzione, soprattutto quello dei materiali per l’isolamento termico, proteso anch’esso alle problematiche ambientali e all’esigenza di costruire in modo più “sano”, indirizza verso l’adozione di materiali naturali e dal basso impatto ambientale. Dall’altro però, la necessità di rispettare i limiti di trasmittanza per le strutture opache, imposte dalla normativa, spinge i costruttori e i progettisti a realizzare componenti edilizi a bassa permeabilità al vapore, “stagni”, che si traduce il più delle volte nel realizzare pareti con elevati spessori di isolamento, “super-isolate”. In questo contesto, il funzionamento dell’involucro edilizio, ne risulta completamente modificato: non è più responsabile della trasmissione di vapore verso l’esterno, ma è un elemento i cui componenti interagiscono in modo differente (“disaccoppiato”) con il vapore prodotto dalle sollecitazioni interne ed esterne. Inoltre, la presenza di materiali fortemente igroscopici, come molti materiali naturali, secondo i principi della bioedilizia, compromette ulteriormente tale funzionamento a causa dell’acqua accumulata nell’involucro opaco, dovuta alla capacità dei materiali di accumulare e rilasciare vapore. Inoltre, il raggiungimento di alti valori di umidità relativa nell’ambiente interno favorisce il verificarsi di fenomeni di condensa e formazione di muffe sulle superfici interne dell’involucro che, oltre a provocare il deterioramento dei materiali edilizi, sono dannosi alla salute dell’uomo. Questi nuovi disposti normativi, incentrati principalmente sul risparmio energetico, trascurano la questione del benessere igrometrico, andando a discapito del comfort abitativo in ambienti interni vissuti abitualmente dall’uomo, relativamente alla loro destinazioni d’uso. In risposta a tali esigenze di riduzione dei consumi energetici, nella tesi di dottorato è stata valutata l’efficacia igrometrica di pareti inerziali massive rispetto a quelle leggere, e la risposta dinamica di tali soluzioni se sollecitate da differenti carichi interni e la capacità di sistemi di controllo passivo di ridurre le variazioni di umidità relativa in ambienti interni occupati. L’attività svolta è stata esclusivamente di tipo analitico e sono stati utilizzati software igrometrici dinamici, in grado di restituire le condizioni climatiche indoor (temperatura e U.R.) una volta assegnate le condizioni climatiche esterne e l’involucro edilizio. E’ stato implementato il metodo di calcolo, per determinare il carico dinamico di vapore interno, mediante la creazione di una legge sinusoidale, che mette in relazione il numero di persone nella stanza, la durata della loro permanenza, e la produzione di vapore oraria in seguito alle attività da loro svolte. La prima fase di simulazione, è stata condotta valutando il comportamento igrometrico dinamico dell’elemento opaco, in relazione alle problematiche connesse con l’entrata in vigore del Dlgs.311/06, mediante simulazioni annuali nelle quali sono state messe a confronto diverse tipologie costruttive, inerziali e leggere, che si differenziano per la presenza/assenza della massa, per tipologia di isolante (più o meno igroscopico), presenza della barriera al vapore, differenti condizioni climatiche esterne e per ambienti a differente grado di permeabilità all’aria. I risultati sono stati analizzati in relazione a problematiche di tipo igrometrico quali le condizioni climatiche e il rischio di formazione di muffe sullo strato di finitura superficiale (ai fini del benessere termoigrometrico), il possibile deterioramento dei materiali di finitura e isolanti naturali e la valutazione sulla perdita di conducibilità termica dell’isolante termico. La seconda attività analitica, ha avuto come obiettivo quello di dimostrare che l’involucro opaco, a media e bassa trasmittanza leggero e massivo, non è un mezzo di trasmissione di vapore verso l’esterno, ma è un elemento che interagisce dinamicamente, in alcune sue parti, con l’ambiente che lo circonda, presentando un comportamento igrometrico “disaccoppiato” nei confronti dei flussi di vapore che lo investe. I risultati hanno evidenziato che la parte esterna ed interna dell’involucro opaco, reagiscono diversamente alle sollecitazioni dinamiche, ed è stata proposta una stima dello spessore della parete, rivolto all’ambiente interno, realmente interessato dal fenomeno dinamico di accumulo e rilascio di vapore dei materiali che lo compongono, e si è valutata la quantità di vapore, seppure minima, che diffonde verso l’esterno attraverso la parte centrale della parete. Infine, una volta dimostrata l’importanza dello strato di finitura interno, sono stati parametrizzate le caratteristiche igrometriche che regolano la capacità di accumulo e di diffusione della finitura interna a intonaco e l’influenza di finiture interne, a differente grado di “Moisture Buffering Capacity”, applicate ad una parete massiva tradizionale in ambienti interni caratterizzati da carichi di vapore interni dinamici.