Soluzioni per coperture inclinate isolate all estradosso. Gamma PDF

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Soluzioni per coperture inclinate isolate all estradosso Gamma Comportamento termico 8 Comportamento al fuoco 10 Resistenza meccanica 13 Comportamento acustico 14 Accorgimenti in fase di progettazione

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Soluzioni per coperture inclinate isolate all estradosso Gamma 2018 4 Comportamento termico 8 Comportamento al fuoco 10 Resistenza meccanica 13 Comportamento acustico 14 Accorgimenti in fase di progettazione e posa 15 Casi applicativi 23 Schede tecniche 2 Introduzione La copertura a falde è una struttura ampiamente utilizzata e racchiude in sé molteplici tipologie di pacchetti e di supporti. La scelta dell isolamento di una copertura a falde dipende anche dalla possibilità di sfruttare o meno lo spazio che si va a creare nel sottotetto. Le dispersioni di calore attraverso la copertura di un edificio rappresentano una parte significativa delle perdite per trasmissione attraverso l involucro edilizio. L isolamento delle coperture risulta pertanto fondamentale sia dal punto di vista del risparmio energetico sia del miglioramento del comfort abitativo. Il sistema tecnologico di copertura a falda basa il suo modello di funzionamento sui seguenti aspetti tecnici: controllo sull impermeabilità all acqua per mezzo dell elemento di tenuta; controllo del flusso di calore attraverso la presenza di uno strato isolante; controllo della formazione di condensa interstiziale mediante la ventilazione e/o tramite l aggiunta di uno strato di controllo alla diffusione del vapore. Gli aspetti essenziali da considerare nella progettazione e realizzazione di coperture inclinate sono i seguenti: comportamento termico eventuale resistenza meccanica comportamento al fuoco comportamento acustico I prodotti ROCKWOOL permettono di soddisfare i punti sopra elencati e conciliano i bisogni progettuali con quelli degli occupanti; sono quindi adatti per la realizzazione di pacchetti tecnologici in estradosso in abbinamento alle più svariate tipologie di supporti e materiali. 3 Comportamento termico Nel sistema di copertura lo strato isolante assume un ruolo fondamentale sia dal punto di vista del risparmio energetico che del miglioramento del comfort abitativo estivo ed invernale. Le coperture, così come ogni altro elemento di chiusura, sono interessate da un flusso di calore che determina le dispersioni termiche dell edificio durante il periodo invernale. Questo aspetto può assumere notevole influenza soprattutto nel caso di edifici con un numero limitato di piani o nel caso dell analisi degli ambienti immediatamente sottostanti la copertura, sia in termini di bilancio energetico, sia delle temperature di comfort. Il parametro principale per determinare le dispersioni termiche invernali è la trasmittanza termica che rappresenta il flusso di calore che attraversa una superficie unitaria sottoposta ad una differenza di temperatura pari ad 1 C. Nella sezione dedicata ai casi applicativi (pag.15) sono riportati i calcoli di trasmittanza termica per alcune soluzioni. Durante il periodo estivo, invece, risulta di primaria importanza limitare il surriscaldamento dei locali interni, grazie a opportuni strati isolanti. Risulta infatti importante considerare la capacità di un elemento opaco di sfasare ed attenuare il flusso termico che lo attraversa nell arco di 24 ore (vedi figura sottostante su sfasamento e attenuazione), cioè il valore di trasmittanza termica periodica Y ie. Nel caso di coperture inclinate ventilate, lo strato di ventilazione migliora il funzionamento dinamico delle stesse ed è particolarmente utilizzato quando si ha la necessità di sottrarre una parte dell energia termica data dall irradiazione solare che incide sulla copertura (figure a e b). Nel caso di irraggiamento medio/ elevato la sola microventilazione generata dal listello portategola non risulta sufficiente per sottrarre l energia termica che incide sulla copertura, risulta però idonea per lo smaltimento dell umidità in eccesso che viene trasferita dagli ambienti riscaldati. Durante la stagione invernale la ventilazione permette il trasferimento del vapore acqueo proveniente dagli ambienti sottostanti evitando la condensa o il ristagno del vapore stesso in corrispondenza dell isolante (figure c e d). Per questi motivi si capisce l importanza di dimensionare correttamente l intercapedine in base alle specifiche progettuali che possono variare a seconda delle condizioni climatiche ed atmosferiche. Va inoltre detto che, quando si parla di intercapedine, si definisce in tal senso l altezza netta della stessa. Qualsiasi variazione di forma o interruzione, data ad esempio dalla presenza di sottostrutture lignee, metalliche o dall inserimento di lucernai, serramenti ecc. genera una perdita di carico che riduce l efficacia dell intercapedine stessa. Flusso termico areico (W/m²) φ A A-f a Chiusura senza capacità termica Chiusura con capacità termica 4 Grazie all utilizzo dei pannelli ROCKWOOL è possibile ottenere pacchetti ad elevate prestazioni che consentono una sensibile riduzione dei consumi energetici per la climatizzazione sia invernale sia estiva. L utilizzo dei pannelli in lana di roccia, e di strati con funzione di controllo al vapore correttamente dimensionati, permette di ottenere soluzioni costruttive idonee anche dal punto di vista igrometrico. Inoltre i pannelli in lana di roccia a doppia densità, grazie alle elevate prestazioni meccaniche, consentono di garantire, all estradosso delle coperture a falda, la continuità dello strato di isolamento. Questo aspetto risulta particolarmente importante poiché permette di limitare e correggere l eventuale presenza di ponti termici e le conseguenti dispersioni di calore. Il risultato finale è un sistema di copertura caratterizzato da un ottimo comportamento termico che garantisce un elevato livello di comfort interno. A B C D 5 APPROFONDIMENTO Decreto Ministeriale sul calcolo della prestazione energetica e sui requisiti minimi degli edifici Il 15 luglio 2015 nella Gazzetta Ufficiale n. 162, sono stati pubblicati tre decreti attuativi che completano l iter di recepimento nazionale della Direttiva Europea 2010/31/UE (EPBD recast), iniziato due anni prima con il D.L. 63/2013 convertito in legge con la L. 90/13. I tre decreti, nel loro insieme, danno vita ad una rivoluzione del quadro legislativo nazionale in materia di prestazione e certificazione energetica degli edifici, e rappresentano un pilastro importante per l attuazione del Decreto legislativo 19 agosto 2005, n.192, e sue successive modificazioni. I documenti legislativi pubblicati dal Ministero della Sviluppo Economico sono tre: - Decreto 26 giugno Applicazione delle metodologie delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici. - Decreto 26 giugno Schemi e modalità di riferimento per la compilazione della relazione tecnica di progetto ai fini dell applicazione delle prescrizioni e dei requisiti minimi di prestazione energetica negli edifici. - Decreto 26 giugno Adeguamento del Decreto del Ministero dello sviluppo economico, 26 giugno Linee guida nazionali per la certificazione energetica degli edifici. Se si analizza il nuovo quadro legislativo dal punto di vista dell impatto sulla progettazione edilizia, il Decreto Requisiti Minimi è sicuramente quello più importante e con molti elementi di novità: - ridefinizione delle tipologie di intervento edilizio; - nuova metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche globali degli edifici; - nuovi parametri e requisiti per la valutazione delle prestazioni dell involucro opaco e trasparente; - definizione di edificio a energia quasi zero (nzeb). Per aiutare a comprenderne meglio i contenuti e le implicazioni dal punto di vista progettuale, è possibile trovare un ampio approfondimento del Decreto in una pubblicazione, redatta in collaborazione con il prof. Vincenzo Corrado del Politecnico di Torino, scaricabile nella sezione Download e strumenti del sito 6 Parametri dell edificio di riferimento e trasmittanza termica limite per le coperture Per quanto riguarda il calcolo delle prestazioni termiche delle strutture di involucro, nelle appendici A e B del D.M. Requisiti minimi, vengono introdotte delle nuove tabelle con i valori di trasmittanza termica U di riferimento e trasmittanza termica U massima, da applicare a seconda della categoria di intervento: 1. Nuova costruzione, Demolizione e Ricostruzione 2. Ampliamento superiore al 15% di vol. esistente o di almeno 500 mc 3. Ristrutturazione importante - 1 livello (Impianto + Sup. Involucro 50%) 4. Ristrutturazione importante - 2 livello (Sup. Involucro 25%) 5. Riqualificazione energetica (Sup. Involucro 25%) Tabella di riferimento per caso 1, 2, 3 U riferimento * [W/m 2 K] Zona Climatica Coperture Dal 1 Ottobre 2015 Dal 1 Gennaio 2019/2021** A e B 0,38 0,35 C 0,36 0,33 D 0,30 0,26 E 0,25 0,22 F 0,23 0,20 Tabella di riferimento per caso 4, 5 U riferimento * [W/m 2 K] Zona Climatica Coperture Dal 1 Ottobre 2015 Dal 1 Gennaio 2019/2021** A e B 0,34 0,32 C 0,34 0,32 D 0,28 0,26 E 0,26 0,24 F 0,24 0,22 D.M. Requisiti Minimi 26 giugno 2015 Tabelle 1-2-3, Appendice B *Trasmittanza termica U massima comprensiva dei ponti termici all interno delle strutture oggetto di riqualificazione. **Dal 1 gennaio 2019 per gli edifici pubblici e dal 1 gennaio 2021 per tutti gli altri edifici. Il D.M. 11 ottobre 2017 aggiorna il D.M. 24 dicembre 2015 e il D.M. 11 gennaio 2017 dedicato ai Criteri ambientali minimi per l affidamento di servizi di progettazione e lavori per la nuova costruzione, ristrutturazione e manutenzione di edifici pubblici. Con il nuovo aggiornamento per i casi 1,2 e 3 si prevede l applicazione, fin d ora, degli indici previsiti dal D.M. 26 giugno 2015 per gli edifici pubblici a partire dal Per i casi 4 e 5 si indica di rispettare i valori minimi di trasmittanza termica previsiti dal D.M. 26 giugno 2015 relativamente all anno 2019 per gli edifici pubblici. Per la regione Lombardia i valori previsti al 2019/2021 sono già in vigore dal 1 gennaio Si rimanda comunque al testo integrale del D.M. e s.m.i. e alle disposizioni regionali. 7 Comportamento al fuoco La progettazione di elementi costruttivi dotati di un buon comportamento in caso di incendio si basa sull adozione di soluzioni di protezione passiva, caratterizzata da due differenti aspetti: la reazione al fuoco dei materiali e la resistenza al fuoco delle strutture. La reazione al fuoco dei materiali determina il grado di partecipazione di un materiale al fuoco al quale è soggetto. I criteri adottati dall Unione Europea sono l infiammabilità, il potere calorifico, la propagazione di fiamma, l opacità dei fumi e la formazione di gocce/particelle ardenti. Per facilitare il confronto del comportamento al fuoco di differenti materiali utilizzati nel settore delle costruzioni, l Unione Europea ha adottato uno standard denominato UNI EN Classificazione al fuoco dei prodotti e degli elementi costruttivi. Parte 1: Classificazione in base ai risultati delle prove di reazione al fuoco. Questo sistema di classificazione europeo identifica sette Euroclassi di reazione al fuoco: A1, A2, B, C, D, E e F. La classe A1 è propria dei materiali incombustibili, dalla classe A2 alla F rientrano i materiali con un crescente grado di partecipazione all incendio mentre, i materiali non testati vengono indicati con la dicitura NPD (Nessuna Prestazione Determinata). Dalla classe A2 alla E sono inoltre identificate delle sottoclassi supplementari per la classificazione relativa alla produzione di gocce incendiate e l emissione di fumi. Questi due parametri sono entrambi identificati da 3 livelli: Produzione di fumo: livelli s1, s2 e s3. Viene classificata l opacità dei fumi ma non il grado di tossicità degli stessi. Produzione di gocce/particelle ardenti: livelli d0, d1 e d2. La resistenza al fuoco di elementi strutturali indica invece la capacità di un elemento costruttivo di garantire la capacità portante in caso di incendio e il contenimento dei suoi effetti all interno del compartimento interessato. La classificazione di un sistema costruttivo, per quanto riguarda la resistenza al fuoco, definisce il tempo in cui essa è in grado di garantire, sotto l azione del fuoco, le seguenti caratteristiche: capacità portante (R), tenuta (E) e isolamento termico (I). Le prove di resistenza al fuoco per le coperture vengono effettuate in laboratori autorizzati in accordo alla norma UNI EN Prove di resistenza al fuoco per elementi portanti Parte 2: Solai e coperture. EUROCLASSI A1 A2 B C D E F Opacità dei fumi Gocce/particelle ardenti s1 s2 s3 Classi di opacità dei fumi Bassa quantità e velocità di emissione Media quantità e velocità di emissione Elevata quantità e velocità di emissione Classi delle gocce/particelle ardenti d0 Nessuna produzione nei primi dieci minuti d1 Nessuna produzione di durata superiore a dieci secondi nei primi dieci minuti d2 Prodotti non classificati in d0 o d1 8 Il comportamento al fuoco delle coperture inclinate Le coperture degli edifici rappresentano un punto critico e spesso sottovalutato per quanto riguarda la protezione dal fuoco. Un incendio che si sviluppa su una copertura può risultare difficile da controllare a causa della specifica tipologia di edificio e della sua ubicazione. Inoltre, l altezza e le dimensioni dell edificio, nonché l eventuale presenza di impianti, possono complicare maggiormente le operazioni di spegnimento e soccorso. Particolare attenzione deve essere posta in caso di innesco dell incendio sulle coperture ventilate, in quanto l utilizzo di materiali combustibili può facilitare la propagazione del fuoco che, sviluppandosi con estrema facilità e rapidità, può addirittura evolvere in un incendio generalizzato della copertura. Questo fenomeno è estremamente difficile e oneroso da estinguere per le squadre di soccorso e potenzialmente può causare la totale distruzione della copertura, con conseguente inagibilità del fabbricato. Da un indagine dei Vigili del Fuoco risulta che le cause principali di innesco sono legate a: mal realizzazione e non appropriata coibentazione della canna fumaria; lavori edili in copertura con l utilizzo di fiamme libere Da questa analisi emerge come la corretta manutenzione, la posa in opera a regola d arte della canna fumaria, l utilizzo di materiali non combustibili (certificati in Euroclasse A1 di reazione al fuoco) possano sensibilmente diminuire il rischio di incorrere in un incendio della copertura. In particolare l impiego di pannelli isolanti ROCKWOOL consente di limitare in modo consistente la propagazione del fuoco e, di conseguenza, i danni alla struttura; inoltre, la drastica riduzione della presenza di fuoco e fumo consente alle squadre di soccorso di operare in condizioni di maggiore sicurezza e visibilità. Sicurezza contro gli incendi Con l emanazione della Guida per l installazione degli impianti fotovoltaici edizione 2012 e successivi chiarimenti, il Ministero dell Interno fornisce indicazioni, sia di tipo prescrittivo che prestazionale, ritenute adeguate ai fini della sicurezza antincendio che prevede anche un adeguata valutazione del rischio. La sicurezza antincendio inizia durante la fase di progettazione dell opera. Il progettista infatti è chiamato a scegliere tra una vasta gamma di prodotti da costruzione con differenti prestazioni di reazione al fuoco e si trova a progettare sistemi costruttivi con diverse caratteristiche di resistenza al fuoco. Materiali incombustibili e adeguati sistemi costruttivi garantiscono la migliore protezione contro il fuoco per le persone, i beni e l ambiente. 9 Resistenza meccanica Le azioni che gravano sulla copertura sono generalmente costituite da carichi permanenti, dovuti al peso stesso della copertura e/o da componenti integrative installate stabilmente, e da sovraccarichi accidentali quando intervengono eventi esterni quali neve, vento o carichi antropici. Nella fase progettuale si deve tener conto di entrambe le tipologie di carico cui la copertura sarà sottoposta, in modo da dimensionare correttamente gli elementi. L isolamento realizzato mediante pannelli ROCKWOOL a doppia densità, con idonee caratteristiche meccaniche, consente la posa in continuo all estradosso della copertura permettendo la correzione dei ponti termici ed acustici: i listelli di ventilazione poggiano infatti direttamente sull isolante, scaricando su di esso il peso degli strati sovrastanti e dei carichi accidentali. Tali elementi svolgono quindi la funzione di ripartitori dei carichi, distribuendo le sollecitazioni sui pannelli isolanti sottostanti. La caratteristica che meglio descrive il comportamento del pannello in questa situazione è la resistenza a carico concentrato. Dal punto di vista meccanico i pannelli isolanti ROCKWOOL a doppia densità risultano caratterizzati principalmente da due proprietà: la resistenza a compressione (carico distribuito) e la resistenza a carico concentrato o puntuale. 10 Soluzioni per coperture inclinate Carichi puntuali I carichi puntuali (point load) sono definiti come la forza (espressa in N) che produce una deformazione sul pannello isolante pari a 5 mm. La prova viene condotta applicando un carico via via crescente su un area circolare di carico di superficie pari a 50 cm2 (diametro di circa 8 cm), secondo quanto indicato nella normativa UNI EN I pannelli in lana di roccia ROCKWOOL a doppia densità sono caratterizzati da una crosta superficiale più compatta (e quindi più rigida) che, in presenza di un carico concentrato, migliora il comportamento meccanico del pannello ripartendo il carico su una porzione di superficie più ampia che quindi risulta meno sollecitata. La resistenza a carico concentrato caratterizza i pannelli isolanti per quanto riguarda la capacità di resistere al carico trasmesso attraverso i listelli di supporto all elemento di tenuta. In caso di pannelli a doppia densità, il prodotto correttamente installato presenta il lato a densità superiore, caratterizzato da apposita marchiatura, rivolto verso l esterno. Carico puntuale (Fp) Norma UNI EN Carichi distribuiti La resistenza a compressione di un pannello isolante, rappresentata con σ10 o CS(10), è definita come la pressione (espressa in kpa) associata ad una deformazione del 10% del pannello stesso, in accordo alla norma UNI EN 826. Carico distribuito (σ10) Norma UNI EN Esempi di calcolo A titolo di esempio, si consideri la seguente configurazione di carico*: - Permanente non strutturale: 1.0 kn/m 2 - Carico da neve: 1.2 kn/m 2 Ipotizzando listelli di ventilazione posti ad un interasse i = 0.5 m, si ottiene il seguente carico lineare gravante sull isolante*: p = ( ) x 0.5 = 2.2 x 0.5 = 1.1 kn/m = 11.0 N/cm Considerando inoltre una larghezza minima del listello pari a 4 cm, si ottiene la seguente pressione di contatto fra il listello e il pannello isolante: σ = 11.0/4 = 2.75 N/cm 2 La resistenza nei confronti di carichi concentrati dei pannelli isolanti ROCKWOOL può essere ottenuta, a partire da quanto indicato nella normativa UNI EN 12340, dividendo il valore dichiarato del pannello per l impronta di carico impiegata nelle prove, pari a 50 cm 2 (superficie circolare caratterizzata da un diametro di circa 8 cm). In particolare, i prodotti ROCKWOOL indicati per l applicazione, risultano caratterizzati dai seguenti valori di pressione limite di contatto: Durock Energy Plus Carico concentrato: F p = 550 N Pressione limite di contatto: σ lim = 550/50 = 11 N/cm 2 Confrontando il carico agente con la pressione limite di contatto dei pannelli isolanti, si ottiene: σ = 2.75 N/cm 2 σ lim = 11 N/cm 2 Hardrock Energy Plus Carico massimo ammissibile: F p = 450 N Pressione limite di contatto: σ lim = 450/50 = 9 N/cm 2 Confrontando il carico agente con la pressione limite di contatto dei pannelli isolanti, si ottiene: σ = 2.75 N/cm 2 σ lim = 9 N/cm 2 Negli esempi sopra riportati, la pressione di contatto fra il listello e il pannello isolante è ampiamente inferiore alla pressione limite di contatto. Tale margine, suggerito peraltro al fine di contenere le deformazioni del pannello, risulta inoltre facilmente incrementabile nel caso di impiego di listelli di maggiore larghezza (6 8 cm, comunemente utilizza
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