Coperture ventilate: funzionamento e regole di progettazione

Figura 1. Effetti della ventilazione nella stagione invernale: allontanamento del vapore acqueo
a. Copertura non ventilata  b. Copertura ventilata

Una copertura viene considerata ventilata quando nella successione degli strati funzionali della stessa viene inserito uno strato costituito da una intercapedine di ventilazione collocata tra l’isolamento termico e il rivestimento di copertura. In questo modo è possibile sfruttare la massa termica dell’elemento strutturale, oltre a proteggerlo dall’esposizione ad elevati sbalzi di temperatura. Tale intercapedine deve avere un adeguato spessore in rapporto allo sviluppo complessivo della copertura ed essere messa in diretto contatto con l’ambiente esterno. Particolare riguardo va posto alle stratigrafie limitrofe all’intercapedine stessa, che non dovranno avere punti di contatto tra loro.

Non viene considerato come tetto ventilato una copertura realizzata con sistemi discontinui e in cui sia presente solamente la microventilazione sottotegola effettuata con listelli distanziatori per le tegole di almeno 2 cm di spessore (UNI 8627). Nel caso di irraggiamento medio ed elevato la microventilazione risulta essere insufficiente per l’asportazione dell’energia termica incidente sulla copertura, mentre risulta essere ancora efficace per lo smaltimento dell’umidità in eccesso proveniente dagli ambienti riscaldati.

La ventilazione in copertura riduce l’assorbimento dell’energia termica incidente e l’accumulo di vapore acqueo negli strati.

Il funzionamento delle coperture ventilate: asportazione dei carichi termici

Nel caso la ventilazione venga utilizzata per la riduzione dei carichi estivi agenti sulla copertura e trasmessi all’ambiente interno è possibile ottenere una riduzione degli stessi compresa tra il 20 e il 40 %, in relazione rispettivamente allo spessore maggiore o minore di isolamento realizzato. L’asportazione dei carichi risulta essere inoltre direttamente correlata allo spessore di intercapedine ventilata considerata. Di norma si nota come la capacità di asportare l’energia incidente cresca all’aumentare dello spessore dell’intercapedine ventilante fino ad assestarsi intorno a un valore costante al di sopra dei 15 cm di spessore. Si considera come ottimale un valore di almeno 7 cm di spessore.

Parlando di spessore di intercapedine ci si riferisce all’altezza netta della stessa. Qualsiasi interruzione o variazione della forma dovuta alla presenza di sottostrutture di supporto lignee o metalliche del rivestimento di copertura o da eventuali interruzioni realizzate per l’inserimento di serramenti o lucernari, aumentando le perdite di carico e riducendo la sezione dell’intercapedine, peggiora il meccanismo di funzionamento della stessa.

Figura 2. Effetti della ventilazione nella stagione estiva: asportazione dell’energia termica dovuta alla radiazione solare
a. Copertura non ventilata  b. Copertura ventilata

Le superfici di ventilazione devono avere dimensioni adeguate, non presentare ostruzioni, soluzioni di continuità e variazioni di geometria o superficie.

La portata d’aria attraverso l’intercapedine, che si traduce nell’effetto benefico di riduzione dei carichi termici estivi, viene a dipendere, oltre che dalle dimensioni e forma dell’intercapedine, anche dalla velocità dell’aria all’interno della stessa. Tale velocità dipende principalmente da due fattori:

• dai gradienti positivi di temperatura dovuti all’irraggiamento solare sulla copertura o dal calore proveniente dall’ambiente interno;
• dalla pressione cinetica del vento e dalle sue relative variazioni in corrispondenza di aperture di entrata e uscita lungo tutto lo sviluppo della copertura.

Se l’aria contenuta nell’intercapedine ha una temperatura maggiore rispetto alla temperatura dell’aria dell’ambiente circostante, si crea all’interno dell’intercapedine una spinta ascensionale termica direttamente proporzionale all’inclinazione della copertura. Maggiore sarà la pendenza della stessa, maggiore sarà la spinta. La spinta ascensionale termica viene considerata nulla in presenza di coperture piane.

La forzante termica non risulta tuttavia essere il meccanismo preponderante per la movimentazione dell’aria nelle intercapedini ventilate del tetto, dato che un grande contributo è dovuto dalla spinta cinetica del vento, specialmente durante i periodi invernali, in cui l’irradiazione solare risulta essere molto bassa.
La pressione del vento si distribuisce in maniera non uniforme lungo la superficie irregolare dell’edificio e della copertura.

A zone a maggiore pressione si contrapporranno zone soggette a minore pressione e in ogni caso si avrà costantemente una dipendenza diretta dalla direzione e dalla intensità del vento.

A causa di queste variabilità delle condizioni al contorno non è immediato definire aprioristicamente l’eventuale localizzazione di una efficace apertura d’ingresso e una di uscita dell’aria in circolazione nell’intercapedine della copertura. Di norma vengono localizzate alla base e al colmo del tetto.

Per il tiraggio naturale del tetto è importante la dimensione delle aperture in corrispondenza delle gronde, per garantire un elevato apporto d’aria specialmente in coperture che presentano basse infiltrazioni d’aria in corrispondenza dei giunti tra elementi di rivestimento. Allo stesso modo è importante controllare il nodo tecnologico del colmo di copertura, che normalmente è la zona in cui viene garantita la fuoriuscita dell’aria del tetto.

Per strutture e geometrie complesse, in termini di superfici e di canali, la circolazione dell’aria all’interno della copertura potrebbe essere notevolmente ostacolata. Potrebbe risultare utile in questi casi eseguire un’analisi puntuale e il più possibile dettagliata della circolazione dell’aria. A tal fine ci si può servire di simulazioni fluidodinamiche del comportamento dell’intercapedine ventilata.

E’ però doveroso ricordare che la non perfetta conoscenza della geometria del sistema, nonché l’incerta stima di coefficienti di attrito e di scambio termico delle superfici analizzate potrebbero vanificare il risultato di simulazioni anche particolarmente raffinate. Ogni copertura andrebbe considerata caso per caso, evitando di trasferire tipologie edilizie e tecnologie senza soffermarsi ad analizzare adeguatamente il contesto in cui si andrà ad operare.

Regole di buona progettazione

Al fine di garantire un efficiente funzionamento delle coperture ventilate risulta necessario effettuare un’adeguata progettazione dei componenti, tenendo conto in particolare di alcuni fattori e valori di riferimento.

In particolare:

• per una copertura ventilata la sezione dell’intercapedine o del canale di ventilazione deve avere una superficie che varia tra un minimo di 400 cm2 per ogni metro lineare di sviluppo della falda del tetto fino a un massimo di 800 cm2 per ogni metro lineare di sviluppo della falda del tetto;
• per una copertura microventilata è necessario garantire una superficie di intercapedine di minimo 200 cm2 per ogni metro lineare di sviluppo della falda del tetto;
• deve essere assicurata sulla copertura una adeguata sezione di ingresso dell’aria in corrispondenza della linea di gronda e di uscita in corrispondenza del colmo. Vanno quindi evitate eventuali ostruzioni;
• si deve garantire la migliore e maggiore pendenza possibile alla copertura;
• in inverno la ventilazione non risulta essere conveniente dal punto di vista del risparmio energetico dato che tende a ridurre la resistenza termica della superficie di copertura, ma anche a favorire il raffreddamento delle superfici a contatto con l’ambiente interno, aumentando conseguentemente le dispersioni.

Sarebbe opportuno, in fase di progettazione e realizzazione, prevedere sistemi in grado di annullare la ventilazione invernale, garantendo solo un minimo di flusso necessario all’asportazione della condensa prodotta negli ambienti interni.

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