ITAN20090019A1 - Sistema di isolamento termico con ventilazione controllata - Google Patents

Description

Descrizione a corredo di una domanda di brevetto per invenzione avente per titolo:

SISTEMA DI ISOLAMENTO TERMICO CON VENTILAZIONE CONTROLLATA

Il trovato oggetto della presente domanda di brevetto per invenzione si inserisce nel campo dell'edilizia. La sempre crescente necessità di realizzare edifici a basso consumo energetico e ad alto comfort spinge progettisti e costruttori a ricercare e sperimentare nuovi metodi di costruzione e di isolamento termico e acustico. Queste necessità si riscontrano anche nel contesto della ristrutturazione e riqualificazione di vecchi edifici in cui le dispersioni termiche sono solitamente di ragguardevole entità. In questi casi lo stato dell'arte è rappresentato dalla realizzazione di facciate ventilate integrate da una coibentazione termica a cappotto e utilizzate solitamente nella costruzione e riqualificazione di edifici industriali, alberghieri, uffici, scuole e centri commerciali.

Le facciate ventilate consistono in una struttura secondaria che viene ancorata sopra la struttura principale costituita dall'edificio. Più precisamente le facciate ventilate sono realizzate ricoprendo le pareti esterne dell'edificio con pannelli fissati non a diretto contatto con esse ma ancorati ad una certa distanza, così da creare un'intercapedine d'aria tra il pannello e le pareti medesime. La funzione della facciata ventilata è quella di evitare l'esposizione diretta dell'edificio ai raggi solari, riducendo il riscaldamento per irraggiamento. La coibentazione termica a cappotto consiste invece nel ricoprire con materiale isolante tutte le pareti esterne dell'edificio (da qui la denominazione “a cappotto”) e svolge la funzione di isolamento termico esterno.

Una facciata ventilata integrata da una coibentazione termica a cappotto (da ora FVC) presenta i seguenti limiti:

Limite estetico. La facciata ventilata proprio per la modalità di realizzazione non presenta esternamente una continuità fisica ed esteticamente impone uno stile moderno (“tecnico”) che si sposa bene con edifici commerciali, industriali, alberghieri e per uffici ma che non incontra il gusto del committente che desidera una finitura della parete classica come l'intonacatura, caratteristica di edifici per civile abitazione.

Limite funzionale. La facciata ventilata è progettata per la stagione estiva quando la trasmissione di calore per irraggiamento solare è rilevante. In questo caso la facciata ventilata funge da barriera ai raggi solari e impedisce il riscaldamento delle pareti dell'edificio. Non fornisce però alcun apporto all'isolamento termico a basse temperature esterne.

Limite nelle prestazioni. Una FVC realizza prestazioni energetiche globali (stagione invernale e stagione estiva) sicuramente migliorabili. Le prestazioni invernali si caratterizzano con il coefficiente di trasmittanza termica, che indica la quantità di calore ceduta dall'ambiente interno attraverso una superficie di 1 metro quadrato sottoposta ad una differenza di temperatura di 1kelvin, le prestazioni estive si caratterizzano con il coefficiente di sfasamento termico dell'onda termica, che indica in termini di tempo il ritardo impiegato dall'onda termica ad accedere nell'edificio, e con il coefficiente di attenuazione dell'onda termica che indica quale percentuale dell'onda termica è trasmessa internamente all'edificio.

Il trovato oggetto della presente domanda di brevetto per invenzione si prefigge lo scopo di risolvere i problemi e superare i limiti appena descritti di una FVC. Con questo trovato una FVC si evolve trasformandosi in un nuovo ed originale sistema di isolamento termico con ventilazione controllata grazie a tre importanti, nuove e originali idee.

La prima idea sta nell'utilizzo di materiale di tipo termoriflettente. Un materiale di tipo termoriflettente è un materiale che possiede la caratteristica di riflettere la componente del calore trasmessa per irraggiamento. Dopo una lunga fase di ricerca e sviluppo l'inventore ha scoperto che l'utilizzo appropriato di questo materiale consente di incrementare in maniera rilevante le prestazioni energetiche di un sistema FVC. Ciò si ottiene:

a) sostituendo lo strato di materiale isolante che realizza la cappottatura dell'edificio con un multistrato di materiale isolante e termoriflettente.

b) applicando su tutta la superficie non a vista delle pareti ventilate uno strato di solo materiale termoriflettente.

Questa nuova configurazione garantisce un notevole incremento delle prestazioni energetiche sia quando la temperatura esterna è bassa (inferiore a quella interna dell'edificio) sia quando la temperatura esterna è alta (superiore a quella interna dell'edificio). Misurazioni in situ hanno confermato l'incremento delle prestazioni energetiche facendo registrare valori reali di trasmittanza termica di circa 0,1 W/m<2>K, di sfasamento termico superiore alle 4 ore, di attenuazione di circa 0,003.

Oltre al notevole incremento delle prestazioni energetiche un secondo importante risultato è la notevole riduzione dello spessore della struttura secondaria (distanza tra il muro dell'edificio e la parete esterna intonacata) che non supera i 13 centimetri.

La seconda idea sta nell'operazione di intonacatura della facciata ventilata che assicura la continuità fisica della superficie a vista risolvendo il problema estetico. L'intonacatura delle facciate ventilate infatti incontra anche il gusto del committente desideroso di una finitura della parete di tipo classico per un edificio destinato a civile abitazione.

La terza idea sta nel controllo della ventilazione delle facciate ventilate.

In una facciata ventilata tradizionale la parete non tocca il terreno ma è sollevata rispetto al livello del terreno per consentire l'ingresso dell'aria nell'intercapedine. Nella sua parte alta la parete presenta una apertura protetta da una rete che corre orizzontalmente lungo tutto il perimetro dell'edificio. Detta apertura consente all'aria dell'intercapedine di defluire e realizzare la ventilazione della facciata.

Nel presente trovato invece la facciata ventilata non è sollevata rispetto al livello del terreno e non presenta alcuna apertura perimetrale nella parte alta; è una parete continua da terra fino al tetto. Per consentire la ventilazione della facciata ventilata sono inserite delle bocchette regolabili di ventilazione le quali mettono in comunicazione l'intercapedine d'aria con l'ambiente esterno. E' questa un'idea che influisce notevolmente sulle prestazioni energetiche del sistema.

Con alte temperature esterne e forte irraggiamento solare si posizionano le bocchette inferiori e superiori nella modalità “aperto”. La loro apertura garantisce un costante flusso di aria calda che entra ed esce dall'intercapedine evitando il surriscaldamento della struttura muraria e garantendo il raffrescamento dell'edificio. Con basse temperature esterne si posizionano le bocchette inferiori nella modalità “chiuso”. La loro chiusura arresta la ventilazione e genera un cuscino di aria calda la cui azione di isolamento termico si aggiunge a quella della cappottatura dell'edificio. La dimensione e la posizione delle bocchette sono calcolate in funzione delle dimensioni dell'edificio e dei flussi d'aria previsti.

Le caratteristiche dell'invenzione saranno più chiare dalla descrizione di una forma di realizzazione preferenziale, fornita come esempio non limitativo, e facente riferimento ai disegni allegati nei quali:

Figura 1 Mostra una vista assonometrica di un generico edificio con tetto a spiovente dotato del trovato oggetto della presente domanda.

Figura 2 Mostra uno spaccato della parte inferiore del trovato.

Figura 3 Mostra una vista schematica del trovato.

Figura 4 Mostra una sezione su piano verticale trasversale all'asse del tetto a spiovente.

La figura rappresenta il caso di tetto non ventilato.

Figura 5 Mostra una sezione su piano verticale trasversale all'asse del tetto a spiovente.

La figura rappresenta una prima realizzazione di ventilazione del tetto. Figura 6 Mostra una sezione su piano verticale trasversale all'asse del tetto a spiovente.

La figura rappresenta una seconda realizzazione di ventilazione del tetto.

Figura 7 Mostra una sezione su piano verticale di un edificio con tetto piano ventilato.

La forma di realizzazione che si descrive riguarda il montaggio di un sistema di isolamento termico con ventilazione controllata su un generico edificio con tetto a spiovente.

La prima operazione consiste nella coibentazione termica a cappotto della struttura principale. Le istruzioni per questa operazione sono arte nota, l'elemento di novità sta nel materiale utilizzato. La struttura muraria dell'edificio 1, infatti, viene ricoperta con un multistrato 2 di materiale isolante e termoriflettente. La seconda operazione consiste nell'ancoraggio delle pareti ventilate. Le istruzioni per questa operazione rispettano la normativa UNI 11018. Sulla struttura principale coibentata si fissa a distanza di qualche centimetro dal livello del terreno una cintura 6 di listelli orizzontali necessari per l'ancoraggio dei pannelli 5 posti alla base delle pareti ventilate. Dopo aver fissato detta cintura 6 si procede con il fissaggio dei listelli verticali 3. Questi sono posizionati a distanza di alcuni decimetri dalla cintura 6. Si prende poi un telo 4 di materiale termoriflettente e lo si tende bene fissandolo alla cintura 6 e ai listelli verticali 3 per mezzo di sostanze adesive o di graffe. Si procede poi con l'ancoraggio dei pannelli 5, a partire dal basso verso l'alto, sulla cintura 6 e sui listelli verticali 3. Le pareti ventilate sono erette fino al livello del tetto. La terza operazione consiste nella intonacatura dei pannelli. Una volta fissati, infatti, i pannelli 5 si ricoprono con uno strato di intonaco rasato 8. Al fine di evitare inestetiche formazioni di cavillature (crepe) in corrispondenza delle giunzioni dei pannelli, si interpone tra lo strato di intonaco 8 e il pannello 5 una rete in fibra di vetro 7 il cui fissaggio sul pannello è assicurato da un ulteriore strato di resina o intonaco 9. L'utilizzo della resina o dell'intonaco dipende dal materiale del pannello. La resina ad esempio si usa se il pannello è realizzato in fibrocemento, l'intonaco se il pannello è realizzato in legno magnesite o legno cemento.

La quarta operazione consiste nell'inserimento delle bocchette di ventilazione regolabili 10. L'ancoraggio delle pareti ventilate realizza infatti una intercapedine d'aria 50 tra la struttura principale e la struttura secondaria. Per generare e controllare la ventilazione delle pareti ventilate si inseriscono delle bocchette di ventilazione regolabili 10 nella parte bassa delle facciate ventilate e nella parte più alta del tetto. La quinta e ultima operazione consiste nel realizzare un controsoffitto in cartongesso 11 coibentato (come da normativa UNI 9154) che realizza un'intercapedine 110. Questa si collega all'intercapedine 50 attraverso i fori di ventilazione 12 realizzati nelle pareti dell'edificio. L'aria dell'intercapedine fluisce nel controsoffitto e fuoriesce dalle bocchette 10 inserite nella parte più alta del tetto e collegate al controsoffitto tramite i fori di ventilazione 13. Le bocchette 10 sono protette dalle monachelle 14.

La forma di realizzazione appena descritta è quella più semplice che non comporta lavori di adattamento del tetto. Altre forme di realizzazione possibili contemplano un intervento di adattamento del tetto e più precisamente la realizzazione di una intercapedine nel tetto. Una prima forma alternativa a quella inizialmente descritta (figura 5) presenta la realizzazione della ventilazione nell'intercapedine 50 per mezzo delle bocchette di ventilazione regolabili 10 posizionate in basso e in alto. La seconda intercapedine 100 all'interno del tetto comunica con l'ambiente esterno attraverso le aperture 15 ricavate sul bordo del tetto e le bocchette 10 posizionate nella parte più alta del tetto. Come evidente nel riquadro A, la base dell'intercapedine 100 è costituita da uno strato di materiale termoriflettente 16 e le tegole poggiano su un pannello 17 in legno (tecnicamente denominato OSB).

Una seconda forma alternativa a quella inizialmente descritta (figura 6) presenta le due intercapedini 50 e 100 collegate mediante collettori di ventilazione 18 che passano internamente all'edificio ed opportunamente nascosti da un cassettone 19.

Le forme di realizzazione descritte trovano applicazione anche nel caso di tetto piano (figura 7). La forma di realizzazione più semplice consiste nel creare un'unica intercapedine 50 che unisce pareti e tetto. Come evidente nel riquadro B, l'intercapedine nel tetto è ricavata tra il premassetto 30 e un piano 31 in OSB sul quale è applicato uno strato di materiale termoriflettente 32. Subito sopra quest'ultimo è gettato il massetto 33. L'aria entra dalle bocchette 10 inserite nella parte bassa delle facciate ventilate e fuoriesce dalle bocchette 10 inserite nel tetto.

Si descrive di seguito il funzionamento del presente trovato quando la temperatura esterna è inferiore a quella interna dell'edificio e quando la temperatura esterna è superiore a quella interna dell'edificio.

Quando la temperatura esterna è bassa il calore tende a passare dall'interno dell'edificio verso l'esterno. Le pareti dell'edificio si scaldano e trasmettono calore verso l'esterno. Il materiale isolante del multistrato 2 riesce a trattenere parte del calore che si trasmette per conduzione. La parte per irraggiamento è riflessa indietro verso l'interno dal termoriflettente presente nel multistrato 2. Ne consegue una temperatura interna dell'edificio maggiore di quella che si avrebbe in assenza di materiale termoriflettente e con una spesa di energia inferiore. Il calore non trattenuto dal multistrato 2 riscalda l'aria nell'intercapedine la quale aria a sua volta trasmette calore verso l'esterno. Lo strato 4 di termoriflettente applicato sulle pareti ventilate riflette all'interno dell'intercapedine 50 gran parte del calore trasmesso per irraggiamento. Ne consegue una temperatura dell'aria nell'intercapedine maggiore di quella che si avrebbe in assenza di materiale termoriflettente e quindi un più efficace isolamento termico dell'edificio.

Quando la temperatura esterna è alta il calore tende a passare dall'esterno dell'edificio verso l'interno. Le pareti ventilate si scaldano e trasmettono calore verso l'interno. Lo strato 4 di termoriflettente applicato sulle pareti ventilate riflette indietro gran parte del calore trasmesso per irraggiamento. Ne consegue una attenuazione dell'onda di calore maggiore di quella che si avrebbe in assenza di materiale termoriflettente.

Il calore non trattenuto dalle pareti ventilate riscalda l'aria nell'intercapedine 50 la quale aria a sua volta trasmette calore verso l'interno. Il materiale isolante del multistrato 2 riesce a trattenere parte del calore che si trasmette per conduzione. La parte per irraggiamento è riflessa indietro nell'intercapedine 50 dal termoriflettente presente nel multistrato.

Ne consegue una temperatura interna dell'edificio minore di quella che si avrebbe in assenza di materiale termoriflettente e quindi un più efficace isolamento termico dell'edificio.

Claims (8)

1. RIVENDICAZ IONI 1. Sistema di isolamento termico per edifici consistente nella ricopertura di tutta la struttura muraria esterna dell'edificio con uno strato di materiale isolante e nell'ancoraggio di facciate ventilate sulla medesima struttura muraria caratterizzato dal fatto che per l'isolamento termico si utilizza materiale isolante e termoriflettente, la superficie a vista delle facciate ventilate è intonacata (8), la ventilazione delle pareti ventilate è realizzata e controllata esclusivamente per mezzo di bocchette di ventilazione regolabili (10) inserite nella parte bassa (vicino alla base) delle facciate ventilate e nella parte alta del tetto.
2. 2. Sistema di isolamento termico per edifici come da rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la struttura muraria esterna dell'edificio è ricoperta da un multistrato di materiale isolante e termoriflettente (2).
3. 3. Sistema di isolamento termico per edifici come da rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che le facciate ventilate non presentano alcuna apertura per il passaggio dell'aria in aggiunta alle bocchette di ventilazione regolabili (10).
4. 4. Sistema di isolamento termico per edifici come da rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che i pannelli che compongono le facciate ventilate sono ricoperti internamente con uno strato di materiale termoriflettente (4) posto tra i pannelli (5) medesimi e gli elementi di ancoraggio (3, 6), ed esternamente con uno strato di intonaco (8) nel quale è affogata una rete in fibra di vetro (7).
5. 5. Sistema di isolamento termico per edifici come da rivendicazioni precedenti caratterizzato dal fatto che il tetto non è ventilato e l'aria all'interno dell'intercapedine delle facciate ventilate è condotta verso le bocchette (10) poste nella parte alta del tetto attraverso una ulteriore intercapedine (110) ottenuta con la controsoffittatura (11) del tetto.
6. 6. Sistema di isolamento termico per edifici come dalla rivendicazione 1 alla 4 caratterizzato dal fatto che il tetto è ventilato e la ventilazione delle facciate ventilate è indipendente da quella del tetto e controllata per mezzo di bocchette di ventilazione regolabili (10) inserite nella parte più bassa (vicino alla base) e in quella più alta (sotto il piano del tetto) delle facciate medesime.
7. 7. Sistema di isolamento termico per edifici come da rivendicazione precedente caratterizzato dal fatto che la base dell'intercapedine nel tetto è ricoperta con un multistrato di materiale isolante e termoriflettente (16) e la ventilazione del tetto è realizzata e controllata per mezzo di bocchette di ventilazione regolabili (10) inserite nella parte più alta del tetto e di aperture (15) ricavate sui bordi del tetto.
8. 8. Sistema di isolamento termico per edifici come dalla rivendicazione 1 alla 4 caratterizzato dal fatto che il tetto è ventilato, le intercapedini del tetto e delle facciate ventilate sono comunicanti e la ventilazione è realizzata e controllata per mezzo di bocchette di ventilazione regolabili (10) inserite nella parte più bassa (vicino alla base) delle facciate ventilate e in quella più alta del tetto.