Arriva l’estate, arriva il caldo, in questo articolo e nel video a fondo pagina vediamo alcuni consigli sul come proteggere la nostra casa dal calore estivo.
Indice dei Contenuti
- Introduzione
- Le modalità di trasmissione del calore
- Isolare dal freddo
- Isolare dal caldo
- variazioni di soleggiamento in Italia
- le pareti
- il sottotetto
- il surriscaldamento della soletta
- la soletta isolata
- le finestre
- le buone procedure per proteggerci dal caldo
- sistemi di raffrescamento, materiali e ... VERDE !
In questo articolo cerchiamo di chiarire alcune dinamiche relative all’isolamento ed al surriscaldamento di molte abitazioni durante il periodo estivo. Un fenomeno tanto diffuso quanto fastidioso e a volte anche dannoso per la salute. Cercheremo di trattare l’argomento con termini comprensibili e quindi senza entrare in discorsi prettamente tecnici ma utilizzando oltre alla teoria anche l'esperienza maturata sul campo con almeno 600 case già isolate con Fastisol.
Isolare dal caldo e isolare dal freddo
Isolare un’abitazione dal caldo è più complicato che isolarla dal freddo. È più complicato perché entrano in gioco differenti dinamiche relative alla trasmissione del calore e ad altri fenomeni fisici. In particolare è bene comprendere cosa si intende per trasmissione del calore ovvero lo scambio termico tra sistemi termici a differenti temperature.
La trasmissione del calore
La trasmissione del calore o scambio termico, avviene secondo tre modalità: Conduzione, irraggiamento e convezione. Nessuna di queste modalità prevale sulle altre, a seconda dei casi si può avere concomitanza o prevalenza di uno di questi tre metodi di trasmissione.
La conduzione è il trasferimento del calore attraverso un corpo, forse meglio dire all’interno di un corpo. Avviene per eccitazione reciproca delle particelle che costituiscono il corpo stesso. Per capirci è il fenomeno che fa si che un cucchiaio lasciato nella minestra dopo un momento diventi caldo partendo dalla parte immersa e salendo per il manico; il calore della minestra riscalda la parte immersa e si trasferisce al manico per conduzione.
il cucchiaio si scalda per conduzione termica
L’irraggiamento è il trasferimento del calore attraverso radiazione elettromagnetica, anche in assenza di materia come avviene ad esempio per la radiazione solare. Il sole emette calore che arriva sulla terra pur attraversando lo spazio vuoto. L’irraggiamento è avvertibile anche avvicinando una mano ad un radiatore o ad un stufa, anche senza toccarla sentiamo che è calda.
il calore del sole ci arriva per irraggiamento
La convezione è invece il trasferimento di calore mediante un fluido vettore, solitamente l’aria o altro fluido a densità diversa. L’asciuga capelli è un sistema convettivo, così come i termoconvettori o il condizionatore d’aria.
l'asciugacapelli sfrutta la convezione termica
Isolare dal freddo
Se immaginiamo la casa come un contenitore dove vogliamo conservare il calore prodotto dal sistema di riscaldamento, per contenerlo dovremo annullare le potenziali vie di fuga cercando innanzitutto da dove il calore può fuggire e con quali modalità. La dispersione del calore dall’interno verso l’esterno nel periodo invernale per via convettiva in molti casi è la principale fonte di dispersione termica di una abitazione, anche se troppo spesso viene sottovalutata. I tetti in legno in generale, in particolare quelli con le tegole a vista, i vani scale che fanno effetto camino magari con la porta verso il sottotetto non sigillata, gli spifferi da sotto le porte di ingresso, i cassonetti delle finestre, le solette in legno, i serramenti, gli impianti elettrico ed idraulico. Sono tutte vie fuga per il calore prodotto dal riscaldamento che se sommate costituiscono una grande dispersione. Per inciso va detto che la Legge 10/1991 che è la fonte principale su cui si basano i calcoli relativi all’isolamento termico in Italia non considera minimamente la convezione, cosa che invece fa Casa Clima e tutti i sistemi di calcolo moderni.
Un'altra via di dispersione del calore prodotto dal sistema di riscaldamento avviene per conduzione. Il calore interno lambisce le pareti, il pavimento ed il soffitto, le riscalda gradualmente arrivando all’esterno disperdendosi. In pratica questo è la dispersione che il cappotto termico cerca di fermare.
L’irraggiamento invece risulta meno influente sulla dispersione termica invernale, mentre convezione e conduzione sono le principali fonti di dispersione termica nel periodo freddo.
Isolare dal caldo
Isolare dal caldo è un po’ più complicato che isolare dal freddo in quanto entrano in gioco più fattori, alcuni dei quali dipendenti, come vedremo per bene dopo, dalle nostre abitudini e dai nostri comportamenti. Come abbiamo detto il calore si trasferisce mediante tre modalità, conduzione, convezione e irraggiamento e come abbiamo già detto nel periodo invernale l’irraggiamento influisce poco, mentre invece il calore solare arriva sulla terra esclusivamente per irraggiamento. La nostra casa, magari isolata con un cappotto in polistirene studiato per isolare nel periodo invernale e senza nessun sistema di ombreggiatura difficilmente riuscirà a rimanere fresca nei giorni estivi per il solo apporto isolante del cappotto termico alle pareti.
Ore di sole ed ore di buio in Italia
L'Italia e le ore di soleggiamento nelle stagioni
Dobbiamo considerare che l’Italia si trova in una posizione geografica particolare, a metà strada tra l’equatore ed il polo nord, questo fa sì che via sia una forte variazione della quantità di irraggiamento solare nel corso delle stagioni. Considerando ad esempio la latitudine di Piacenza, che si trova proprio sul 45° parallelo, si passa da un minimo di 8 ore e 55 minuti il 21 Dicembre ad un massimo di 15 ore e 30 minuti il 21 Giugno, una differenza di 6 ore e 35 minuti. Una differenza notevolissima nel tempo a cui si aggiunge la maggiore incidenza dei raggi estivi. Questo fa sì che la variazione tra calore solare ricevuto nel periodo invernale rispetto a quello estivo in Italia sia notevolissima. Durante l’estate l’irraggiamento solare investe le parti più esposte della casa, le pareti ed il tetto. Queste due componenti si comporteranno in maniera differente in base ad alcuni parametri che influiscono sulla loro capacità di resistere al passaggio del calore.
Le pareti
Senza entrare nel merito delle diverse tipologie di materiali e metodi realizzativi del cappotto termico, consideriamo che nel periodo invernale la dispersione interno – esterno avviene più o meno allo stesso modo su tutte le pareti. Mentre d’estate l’irraggiamento solare colpisce in maniera diversa ogni parete a seconda della sua esposizione. La parete nord riceverà una quantità di energia molto inferiore rispetto a quella sud, e così ogni altra parete a seconda dell’orientamento e dell’ombreggiatura di cui può godere. Ogni parete riceve ed accumula quindi una differente quantità di energia, queste differenze unite ad altri fattori quali la colorazione e l’esposizione al vento tutto sommato riducono l’apporto assoluto di calore per conduzione da parte delle superfici verticali, rendendo le pareti non secondarie ma neppure primarie nel conteggio dell’apporto di calore dall’esterno verso l’interno.
Il sottotetto
Quello che invece rimane sempre esposto al sole e con un angolo di incidenza massimo e da ogni angolazione è sempre il tetto. Il benedettissimo tetto e lo spazio che vi sta sotto, sia che esso si chiami sottotetto o mansarda se abitata. Per esperienza diretta vi possiamo garantire che, in alcuni casi abbiamo potuto registrare temperature prossime ai 60 gradi e non è raro a giugno, luglio ed agosto trovare 50 gradi in un sottotetto. Questo perché il surriscaldamento del manto di copertura si trasferisce al sottotetto in brevissimo tempo. Nel giro a volte di pochi minuti, rendendo l’ambiente invivibile. La temperatura interna di un sottotetto tra le 9 del mattino e le 11 varia in maniera impressionante per arrivare al massimo nel primo pomeriggio. Questo calore si trasferisce poi alla soletta del sottotetto e da lì agli spazi abitati sottostanti.
Il surriscaldamento della solletta
Ecco cosa accade e perché, prendendo atto che purtroppo, senza isolare il sottotetto il processo di surriscaldamento della soletta del sottotetto è irreversibile:
la soletta si surriscalda accumulando calore dal sottotetto
Al sorgere del sole il sottotetto inizia a riscaldarsi e nel corso della giornata inizia gradualmente a trasferire questa energia termica alla soletta sottostante. Durante la notte, il sottotetto si raffredda rapidamente, ma la soletta per via della sua maggiore inezia termica ritarda a farlo. Il giorno successivo la soletta si presenta all’alba già un poco calda ed il processo riparte. La soletta accumula altro calore che le viene conferito dal sottotetto e considerato che, come abbiamo visto, le ore di sole sono di gran lunga superiori a quelle notturne il processo continua. L'inerzia termica dalla soletta accumula calore di giorno e inevitabilmente cerca di smaltirlo di notte, tendendo come tutti i sistemi termici alla quiete. Lo smaltimento del calore avverrà sia verso il sottotetto sia verso il lato inferiore della soletta, dove ci siamo noi con l'abitazione. Purtroppo è un processo irreversibile che non si ferma fino a quando la soletta avrà raggiunto perlomeno la medesima temperatura ambientale massima della giornata più calda, o addirittura superiore se le condizioni lo consentono.
La soletta del sottotetto isolata
Come facilmente intuibile mettendo un isolamento adeguato alla soletta del sottotetto, questo processo verrà di gran lunga attenuato, rallentato o annullato. Durante la giornata, il calore comunque tenderà ad accumularsi all'interno del sottotetto, questo è un fatto inevitabile, ma la resistenza termica dello strato isolante impedirà al calore di penetrare e di accumularsi nella soletta, rimanendo sostanzialmente nel sottotetto.
la soletta isolata non trasmette il calore all'appartamento
Durante le ore notturne il calore verrà di nuovo disperso in ambiente e solo una piccola quantità si potrà trasferire alla soletta, una quantità calcolabile e proporzionale allo spessore ed alla qualità dello strato isolante che avremo messo. Ovviamente aumentando la quantità e la qualità dell’isolante aumenteremo la resistenza termica e quindi eviteremo al calore di passare ai piani inferiori. Come ripetiamo l’isolamento del sottotetto è sempre il primo intervento da fare quando si pensa all'isolamento di una casa.
Le finestre
Le finestre giocano un altro importantissimo ruolo in materia di isolamento termico estivo; ma anche queste vengono quasi sempre valutate in base alla loro prestazione invernale: U glass, U frame, U window, tutti valori relativi alla trasmittanza termica e quindi connessi con la trasmissione del calore per conduzione; ma non alla trasmissione per irraggiamento che invece trova nelle superfici vetrate una autostrada per penetrare all’interno della casa. Una finestra non ombreggiabile è un problema di gran lunga superiore alla capacità di resistenza termica della parete che la ospita. In pochi minuti il calore solare entra nell’ambiente abitato e lo riscalda. Vero che le vetrate più evolute e moderne sono dotate di trattamenti basso emissivi per attenuare la radiazione solare in entrata, altrettanto vero però che questi trattamenti non possono fare miracoli e che nelle case di tipo tradizionale la cosa essenziale per limitare l’irraggiamento solare attraverso le finestre è l’ombreggiamento ovvero la chiusura delle ante, degli scuri, delle tapparelle; e qui entrano in campo le nostre abitudini e le buone procedure che possiamo adottare.
Le buone procedure per proteggerci dal caldo
Le buone procedure che possiamo adottare per proteggerci dal caldo sono abbastanza semplici ma è bene ricordarle per evitare errori che possono favorire il surriscaldamento estivo della casa. Insieme all’isolamento del sottotetto sono pratiche che possono davvero attenuare il surriscaldamento estivo degli ambienti abitati. Quindi: Se l’isolamento del sottotetto è una delle operazioni più importanti da fare per migliorare la climatizzazione estiva, l’irraggiamento e la convezione rimangono le due principali modalità di trasmissione del calore in entrata attraverso le finestre.
E qui entrano in gioco le buone pratiche che possiamo adottare:
- Dopo il tramonto le finestre vanno lasciate aperte con le tapparelle alzate o le ante aperte. Questo consentirà la fuoriuscita del calore accumulato durante le ore più calde.
- Prima di mezzogiorno e fino al tramonto le finestre vanno chiuse, le tapparelle vanno abbassate e le ante vanno chiuse. Questo evita che il calore penetri per irraggiamento diretto.
- Evitare di utilizzare lavastoviglie e lavatrici durante le ore diurne, che sono degli elettrodomestici ad alta produzione di calore.
- Evitare per quanto possibile di cucinare pietanze che comportino una ingente produzione di vapore acqueo ed utilizzare la cappa della cucina per il solo tempo necessario alla preparazione dei pasti.
Sistemi di raffrescamento, materiali isolanti e … Verde !
Ovviamente in materia di raffrescamento degli ambienti nel periodo estivo è impossibile non citare i sistemi di condizionamento d’aria. Sono certamente una soluzione valida che possono essere utilizzati dove necessario ma sempre ricordando una cosa importantissima: Raffreddare costa più che riscaldare; per produrre il freddo si deve utilizzare una quantità di energia superiore a quella restituita. È un fenomeno legato a dei principi di termodinamica inevitabili. Quindi il condizionatore non può sostituire un buon sistema isolante e le nostre buone pratiche.
I materiali isolanti
I materiali isolanti vengono testati in laboratorio sottoponendoli ad un flusso di calore. Un materiale isolante resiste al passaggio del calore, che non è la misura della temperatura, è energia. I materiali isolanti si oppongono al passaggio del caldo e del freddo nella stessa misura. Ma molti tecnici in Italia considerano che alcuni materiali siano più o meno adatti all’isolamento estivo in base alla propria densità, privilegiando quelli pesanti. Un'altra linea di pensiero invece, altrettanto diffusa e a nostro parere più moderna e corretta è che i sistemi isolanti estivi debbano essere più strutturati e che l’eccesso di inerzia termica sia sempre un problema in ogni stagione, proprio per i motivi che abbiamo esposto sopra e specialmente per esperienza diretta. Eseguiamo un centinaio di interventi l’anno e possiamo garantivi che l’esperienza ci ha insegnato molto. In ufficio si può studiare ma sul campo si impara altrettanto. Un sottotetto o una mansarda in laterizio e cemento anche se isolata può diventare un forno anche peggiore di quelli in legno. Un velux non oscurato diventa un autostrada per il caldo. Usare isolanti ad alta densità non è affatto una soluzione.
La soluzione è quella che vi abbiamo esposto prima: Ombreggiare, limitare l’irraggiamento e la convezione, evitare comportamenti errati come lasciare le finestre aperte durante nelle ore calde. Per inciso in molti paesi nel mondo i regolamenti vanno esattamente nella direzione di ridurre la massa esposta al sole ed adottare sistemi di riduzione dell’irraggiamento grazie ad ombreggiature e riflettenze. I maggiori mercati degli isolanti a bassa densità sono proprio quelli del medio oriente e del sud del mondo. Un esempio di edificio moderno ed energeticamente efficiente isolato completamente con schiuma a bassa densità è il Marina Bay Sand di Singapore, isolato con schiuma Icynene, quella che utilizziamo anche noi, così come altri edifici costruiti in epoca recente, nei paesi dove l’innovazione è davvero presente e costante.
il Marina Bay Sands di Singapore, isolato con schiuma a cellule aperte Icynene
Il verde
Dobbiamo tutti imparare una cosa importante: le piante, di qualsiasi tipo, specie o dimensione sono delle vere e proprie macchine refrigeranti al pari dei condizionatori, ma gratuite e sempre accese. Una pianta da giardino alta tre metri produce per effetto dell’evaporazione un raffrescamento pari a quello di un condizionatore da 2 Kw, un abete alto dieci metri equivale a 10 o 15 condizionatori. La piantumazione urbana è una condizione necessaria per la riduzione del calore estivo in città. È un concetto che stenta ancora a diventare sentimento comune ma è necessario, oggi più che in passato, rispettare gli alberi e incrementarne la presenza in ambito urbano. Oltre all’ombreggiatura, di per sé essenziale, la produzione di freddo da parte degli alberi è scientificamente provata e quantificabile.
gli alberi, delle vere e proprie macchine refrigeranti
Le facciate verdi non sono una moda passeggera, sono un nuovo modo di concepire gli edifici, se ben progettate possono anche essere economicamente accessibili e il risultato in ordine di dispendio energetico per il raffrescamento estivo è superiore a qualsiasi sistema di condizionamento o pompa di calore o altro sistema artificiale. Uno dei nostri partner, Liko-s in Repubblica Ceca, realizza ottimi sistemi di facciata verde con eccellenti risultati provabili sul campo. Liko-s Noa e il magazzino aziendale sono raffrescati al 100% grazie al sistema di facciate verdi, un esempio di efficienza energetica estiva a costo zero.
Isoliamo il sottotetto, abbassiamo le tapparelle e impariamo a rispettare il verde!
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