Vogliamo porre alla vostra attenzione l’importanza dell’inerzia termica dell’edificio, spiegando a brevi linee cosa è quest’ultima e perché è un parametro critico per la progettazione energetica ottimale.

Purtroppo dobbiamo anche aggiungere che il concetto di inerzia termica, pur essendo cruciale e centrale, è spesso poco considerato a danno dell’efficienza energetica e della qualità della vita abitativa.

 

Inerzia termica di un edificio: cos’è e da cosa dipende

Mutuando la definizione proveniente dalla termodinamica, possiamo dire che l’inerzia termica di un edificio è l’attitudine di quest’ultimo a modificare più o meno rapidamente la propria temperatura in funzione di variazioni di temperatura imposte dall’esterno o da sorgenti di calore o raffrescamento interne.

I parametri principali che sottendono l’inerzia termica di un edificio sono la capacità termica, lo sfasamento temporale e il fattore di attenuazione: vediamo cosa sono.

 

Capacità termica

La capacità termica, ad esempio di un muro o di una parete, è la caratteristica con cui questi tendono ad accumulare o rilasciare calore in regime termico dinamico, ossia quando sono a contatto con mezzi a temperatura diversa o sorgenti di calore. Questa capacità è direttamente proporzionale alla massa, alla diffusività termica e al calore specifico del materiale costituente e, rispetto al calore specifico, dipende anche dalla massa del materiale. Per fare un esempio, un muro massiccio in basalto, se esposto al sole, ci metterà un tempo piuttosto elevato per riscaldarsi, un tempo altrettanto elevato per raffreddarsi e rimarrà caldo tanto più a lungo quanto più sarà pesante. La lentezza nel riscaldarsi e raffreddarsi è espressa dalla bassa diffusività termica mentre la quantità di calore immagazzinata è espressa dalla massa e dal calore specifico. Una elevata inerzia termica, tipica dei muri in basalto, è data quindi dalla combinazione dei tre fattori, per cui in definitiva si può dire che inerzia termica e capacità termica sono direttamente proporzionali.

Una parete in lamiera, invece, è caratterizzata da una elevata diffusività (si scalda e raffredda velocemente) e da bassa capacità termica e/o massa volumica, quindi in sostanza ha una bassa inerzia termica.

 

Sfasamento temporale

Indica il tempo che dovrebbe passare affinché all’interno dell’edificio si verifichino le condizioni termiche di picco, ossia la minima temperatura notturna d’inverno e la massima temperatura al sole d’estate. Appare chiaro che, minore risulta lo sfasamento, peggiori sono le condizioni di vita nell’edificio perché ad una breve esposizione al freddo invernale si avrebbe subito una bassa temperatura interna e ad una breve esposizione al sole estivo si avrebbe immediatamento una temperatura massima. Una volta nota la capacità termica di un mezzo, lo sfasamento temporale è strettamente correlato ad essa, quindi vale quanto già sopra detto.

 

Fattore di attenuazione

Il fattore di attenuazione rappresenta lo smorzamento dell’onda termica, dato dal rapporto tra le ampiezze dell’onda termica esterna ed interna all’edificio. In sostanza indica in quale misura la struttura dell’edificio mitiga gli effetti dovuti alle condizioni dell’ambiente esterno e - vedremo quanto sia importante questo aspetto - quanto essa fa trapelare dall’interno verso l’esterno.

 

L’inerzia termica, in sintesi, è data dalla combinazione delle caratteristiche di accumulo termico e della resistenza termica della struttura del fabbricato.
Si esplica con un effetto combinato della capacità termica, dello smorzamento e dello sfasamento, per cui risulta tanto migliore quanto più sono amplificati tali fenomeni.

 

L’incidenza dell’inerzia termica sul rendimento energetico dell’edificio

L’inerzia termica dell’edificio agisce - ergo influisce - costantemente sul rendimento energetico dell’edificio quindi ha rilevanza sia nella stagione estiva sia in quella invernale.

Spesso, però, si dà primaria importanza all’isolamento termico dell’edificio dal freddo, preoccupandosi in minor misura del fenomeno inverso, cioè di permettere un agevole raffrescamento delle zone interne durante la stagione estiva. Ciò porta a sovradimensionare le proprietà termoisolanti dell’involucro e a non considerare nel giusto modo il comfort e la qualità dell’abitare degli inquilini. Un iper-isolamento termico, infatti, se pure riduce gli apporti energetici dall’esterno, nel contempo ostacola lo smaltimento dinamico dell’energia termica che cambia in funzione della presenza degli occupanti, della radiazione solare incidente, delle utenze elettriche in uso, degli impianti di illuminazione e di cottura, provocando rischi di surriscaldamento interno nella stagione estiva.
In tutto questo, le strutture termo-disperdenti devono possedere un’adeguata inerzia termica, in modo da permettere di raggiungere un compromesso ottimale fra il comportamento invernale e quello estivo del fabbricato.

Alcuni studi a livello accademico nazionale, inoltre, hanno posto in evidenza che esiste una significativa differenza percentuale tra i fabbisogni invernali di edifici a bassa inerzia termica e quelli di edifici massivi ad elevata inerzia termica. I dati riguardano soprattutto simulazioni effettuate con metodi di calcolo dinamico che meglio rappresentano i funzionamenti ciclici degli impianti di riscaldamento e i carichi interni variabili, più simili al vero. In queste situazioni, si è visto che gli edifici aventi minore inerzia termica (quelli a struttura leggera) scontano un incremento dei consumi invernali per il riscaldamento di oltre il venti per cento rispetto agli edifici più massivi.

Ulteriori ricerche hanno anche scoperto che tale tendenza è più intensa negli edifici posti in zone climatiche meno fredde piuttosto che in quelli nelle zone più fredde.

 

La corretta progettazione energetica e l’inerzia termica dell’edificio

Atteso quanto sia importante, ai fini energetici, l’inerzia termica dell’involucro esterno dell’edificio, dobbiamo purtroppo lamentare il fatto che troppo spesso non si pone la giusta attenzione in fase di progettazione.

Neanche le attuali norme sulla certificazione energetica APE sembrano essere incentrate sul concetto di inerzia termica, se non marginalmente, e rifacendosi a simulazioni statiche, quando invece è stato riscontrato che le maggiori differenze di comportamento termico degli edifici si manifestano in condizioni dinamiche.
In ogni caso, a prescindere dalle (assenti) indicazioni nelle normative, bisogna tenere a mente che la soluzione più efficace dal punto di vista del comportamento termico annuale, quindi sia d’inverno sia d’estate, è la realizzazione di pareti o mezzi aventi un giusto equilibrio nelle caratteristiche di termo-isolamento stazionario e di inerzia termica in regime dinamico.

 

In linea generale, l’inerzia termica ottimale è contraddistinta da bassi valori di diffusività termica, per cui bisogna fare attenzione a non eccedere nel peso e neanche a ridurre troppo la conduttività. In questo modo si mantengono ottimali (bassi) anche i valori del fattore di attenuazione e quelli dello sfasamento (che non deve essere inferiore a dodici ore). Solo in questo modo si può abbinare il comfort termico estivo con i bassi consumi energetici invernali.
In ogni caso, come già annunciato in quest’altro articolo, le cose in futuro cambieranno, soprattutto quando andrà a regime il nuovo indice per le prestazioni energetiche, ed allora non si potrà “far finta” che l’inerzia termica non conti.

Nel frattempo è soprattutto la sensibilità - e la competenza - del tecnico che opera la progettazione energetica a fare la differenza nella selezione delle soluzioni ottimali per avere contestualmente convenienza e comfort dell’abitare.

 

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