20 (di) Novembre, 2023
Finestre
Isolamento termico delle finestre? Ha senso acquistare finestre quando abbiamo già le nostre vecchie finestre? Immagina, caro Lettore, questa situazione: è un lunedì sera, all'inizio di dicembre. Prima il lavoro, poi tutte le commissioni.... Il tipico inverno polacco Vi sta già rodendo con il freddo e l'umidità. Uno starnuto Vi piega in due. La parolaccia in gola è fermata solo dal pensiero di tornare presto a casa. Entrate nel condominio. Il disagio Vi accompagna ancora, ma almeno non ci sono più gocce di sudiciume sospese nell'aria. Girate la chiave nella serratura. Tutta la Vostra anima e persino i pori della Vostra pelle si aprono per accogliere il calore di casa. Ma Vi scontrate con una barriera di freddo! Le vecchie finestre Vi deridono con le loro guarnizioni screziate, le tende si increspano malinconicamente, sollevate dalle leggere folate di vento che si sono introdotte nell'appartamento senza invito. Le finestre che perdono, costruite in modo inconsistente e non conforme agli standard moderni, lasciano sfacciatamente entrare il freddo e vanificano i soldi spesi per il riscaldamento. È possibile porvi rimedio. Come e quanto potete trarne vantaggio?
Prima di addentrarci in calcoli specifici su come i parametri delle finestre possono influire sulle nostre bollette del riscaldamento, parliamo un po' di cosa sono questi parametri.
Il parametro di gran lunga più importante tra tutti quelli a cui dobbiamo prestare attenzione quando vogliamo ridurre le bollette del riscaldamento è Uw. Si tratta del coefficiente di trasmittanza energetica, che ci dice quanto calore passa attraverso un metro quadrato di superficie della finestra.
In pratica, è un po' più complicato, perché in questo caso sono rilevanti anche i coefficienti Uf e Ug, cioè i coefficienti del profilo della finestra e della sua vetratura, che sono componenti di Uw. Il tipo di guarnizioni è importante e tutti i parametri termici sono calcolati per condizioni di temperatura specifiche. Come regola generale, maggiore è la superficie vetrata rispetto a quella del profilo, migliore è l'isolamento. Anche l'unità di misura che esprime il valore del coefficiente di trasferimento termico può essere sbagliata: W/m2K. Si tratta di watt per metro quadro moltiplicato per Kelvin.
Fortunatamente, lo standard industriale prevede che l'Uw di una finestra tipica sia espresso in una semplice frazione, in modo da poter confrontare facilmente due sistemi. Se uno ha un Uw di 1,8 e l'altro di 0,9, sappiamo subito che il secondo perde la metà dell'energia per metro quadrato di finestra.
Sebbene l'acustica di una finestra non influisca sulle sue prestazioni termiche, è di grande importanza per il comfort degli utenti dell'edificio. Si riferisce a quanti decibel viene ridotto il rumore proveniente dall'esterno.
Se si vive in una zona tranquilla, un coefficiente d'isolamento acustico Rw al livello di 30 decibel sarà sufficiente. In una grande città, abbiamo il diritto di aspettarci di più, quindi i progetti di finestre che offrono una riduzione di oltre 40 decibel saranno una scelta migliore. Se necessario, è anche possibile creare finestre più efficaci di 10 decibel, in grado di gestire in modo particolarmente efficace anche i suoni di frequenza insolita.
Un altro parametro meno frequentemente citato, ma comunque importante, è il fattore solare. Si indica con la lettera minuscola g e si esprime come valore scalare da 0 a 1. È più comodo scriverlo in percentuale.
Ad esempio, se g è 0,8 (cioè 80%), significa che l'80% dell'energia solare (calore) penetra all'interno attraverso il vetro. Se vogliamo riscaldare gli interni con il sole, questo va bene. Tuttavia, se preferiamo non avere troppo calore attraverso le nostre grandi finestre in estate e non dover spendere una fortuna per l'aria condizionata, sceglieremo vetri con un g molto più basso.
Il proprietario medio di una finestra non è interessato a questi parametri. Considererà le sue finestre a tenuta d'aria e basta. Per coloro che sono interessati, citiamo solo parametri come la permeabilità all'aria, la resistenza al carico del vento e la tenuta all'acqua. Questi sono in qualche misura correlati alle proprietà termiche delle finestre, ma in pratica il costruttore privato non si concentra su di essi.
Un buon isolamento termico non è affatto facile da ottenere. Chi ricorda le finestre in legno di un tempo e chi ha ancora alcune delle prime finestre in PVC, lo sa bene. I loro parametri di isolamento termico erano molto lontani dagli standard contemporanei. Come si fa a soddisfare questi requisiti?
La rivoluzione più importante che ha interessato le finestre è l'uso di vetrocamere. Una semplice lastra di vetro singola si traduce in un'elevata trasmissione di calore nelle finestre. Il vetro è un pessimo isolante. Per questo motivo le vecchie finestre erano costruite in modo tale che dietro una finestra ci fossero altre finestre.
Questa costruzione è stata, in un certo senso, il bisnonno delle vetrocamere, in quanto utilizza una soluzione molto simile: uno spazio libero riempito di aria ben isolante e, al giorno d'oggi, di gas nobili ancora più isolanti, di solito argon.
La vetrata isolante è incomparabilmente più avanzata ed efficace delle due vecchie finestre incastrate tra loro. È costituita da due elementi di base:
e, in un certo senso, anche un terzo elemento:
Il sistema è relativamente semplice e ciò che fa la differenza è la qualità e la tecnologia, oltre a un elemento invisibile ma estremamente importante: i rivestimenti a bassa emissività.
Nelle vetrocamere, tra le lastre di vetro si formano camere d'aria che funzionano in modo simile a un thermos, anche se raramente c'è il vuoto tra di esse. Al contrario, sono standard i già citati rivestimenti basso emissivi, ovvero sottili strati di ossidi metallici termoriflettenti, senza i quali le moderne prestazioni isolanti dei vetri resterebbero un sogno.
Il gas presente nelle camere tra i vetri isola molto meglio di qualsiasi materiale solido, anche se si tratta di semplice aria. Per l'Eko-Okna, l'argon è da tempo lo standard, in quanto trasmette 1/3 di calore in meno rispetto alla miscela di azoto e ossigeno che respiriamo.
Il gas migliore utilizzato per riempire le vetrocamere è il kripton. Riduce la conducibilità termica nelle camere di 2/3 rispetto all'aria, ma è molto più costoso, il che lo rende consigliabile per le finestre Eko-Okna solo in situazioni eccezionali in cui il cliente si aspetta un elevato isolamento termico con uno spessore minimo del pacchetto di vetrate.
Fino a poco tempo fa, l'elemento che causava la perdita di calore era anche il distanziatore stesso, cioè l'elemento che collega i vetri. Era realizzato in materiali che conducono bene il calore, spesso in acciaio, creando un ponte termico. Oggi, la scelta più comune dei clienti di Eko-Okna è la cosiddetta canalina calda, ovvero un distanziatore realizzato in materiale composito in modo da ridurre il rischio di ponti termici.
Più camere ci sono nel pacchetto di vetrate, migliori sono i parametri che si possono ottenere con esso. Per ottenere un coefficiente di isolamento termico sufficiente per l'utilizzo delle finestre nei nuovi insediamenti, in genere sono necessarie vetrate isolanti con almeno tre lastre e due camere.
Infine, ma non per questo meno importanti, sono i rivestimenti termici. Al contrario, sono fondamentali per le prestazioni della vetrocamera. Vengono applicati su almeno una lastra di vetro del pacchetto e ne migliorano le prestazioni isolanti fino a diverse decine di punti percentuali. Sebbene siano invisibili, l'isolamento delle finestre sarebbe molto più basso senza di essi.
Il secondo elemento, oltre al vetro, che determina le prestazioni termiche di una finestra, sono i suoi profili. La loro forma può variare notevolmente. In generale, i profili delle finestre sono realizzati in quattro materiali diversi. Possiamo avere:
Ognuno di questi tipi di finestre si presenta in modo diverso in termini di profili, poiché il trasferimento di calore attraverso i loro materiali è diverso.
Le proprietà termiche delle finestre in legno sono molto buone grazie al processo di preparazione della materia prima. Il legno viene pressato e incollato e poi rivestito con gli appositi rivestimenti protettivi. La struttura stessa del legno rende sufficiente l'isolamento termico delle finestre di questo tipo.
L'acciaio e l'alluminio sono ottimi conduttori di calore. Hanno un coefficiente di trasferimento del calore così elevato che se si realizzassero finestre interamente in metallo, si potrebbe anche fare a meno dei vetri. Forse non tanto, ma in questo caso sono necessari due elementi: i profili multicamera e il taglio termico. Le finestre di questo tipo sono solitamente caratterizzate da un design del profilo a tre camere. Che cosa significa? Ne parleremo tra poco.
I polimeri sono relativamente efficaci nell'isolamento delle finestre, ma anche in questo caso sono necessarie delle camere. La duttilità del materiale facilita la creazione di più camere di una finestra, e questo è uno dei motivi principali della sua diffusione. L'isolamento termico è migliore che con un numero inferiore di camere, motivo per cui le finestre passive sono più spesso prodotte in PVC.
L'aria tra le lastre di vetro è un isolante migliore di una singola lastra di vetro. Lo stesso vale per i profili. Per questo motivo, al loro interno vengono create delle camere. Ogni camera comporta un trasferimento di calore significativamente inferiore rispetto a quello che avviene attraverso un blocco di materiale. La prova migliore di ciò è il fatto che i migliori materiali isolanti, come le schiume di poliuretano o il polistirolo, sono in realtà bolle d'aria circondate da un sottile strato di sostanza isolante, rispettivamente poliuretano e polistirolo.
Il calore di una finestra, l'isolamento termico offerto da un determinato design e il comfort termico che ne deriva, non è una semplice funzione del numero di camere, ma in modo piuttosto semplicistico si può affermare che, all'interno di uno stesso tipo di finestra con la stessa vetratura, il bilancio energetico di una finestra sarà migliore quanto più camere avrà il suo profilo.
In tutti i prodotti in acciaio e alluminio destinati alle pareti esterne è presente il cosiddetto taglio termico. Si tratta di un inserto realizzato con un materiale a bassissima trasmittanza termica, che interrompe il cosiddetto ponte termico attraverso il quale il calore passa tra le camere piene d'aria.
Perché non realizzare l'intera finestra con questo materiale? In un certo senso, questo è il caso delle finestre in legno e in PVC, dove non viene applicato alcun taglio termico aggiuntivo. La parola chiave in questo caso è resistenza. L'acciaio e l'alluminio sono incomparabilmente più resistenti delle sostanze utilizzate per il taglio termico dei loro profili. Una finestra completa che utilizza questa tecnologia sarebbe del tutto impraticabile.
I metodi di montaggio hanno un impatto molto importante sulle prestazioni di isolamento delle finestre e, prima di passare ai calcoli specifici, è necessario menzionare questo aspetto.
La tecnica tradizionale d'installazione delle finestre è ancora in uso oggi ed era ampiamente utilizzata in un'epoca in cui il bilancio energetico di una finestra era relativamente poco importante. Le pareti non erano ben isolate, così come i pavimenti e i tetti, e le finestre perdevano, quindi il metodo d'installazione era di scarsa importanza.
Oggi le finestre possono essere molto calde e, inoltre, le pareti adiacenti hanno prestazioni decisamente migliori. Questo crea il rischio di ponti termici, cioè di fessure attraverso le quali il calore fuoriesce a velocità moltiplicata. Si formano proprio in corrispondenza della giunzione tra parete e finestra.
Per evitare che ciò accada, le finestre vengono installate in modo da ridurre il rischio di comparsa di umidità nell'isolamento. A questo provvedono speciali pellicole che permettono alle pareti di respirare allo stesso tempo. Un’installazione calda di finestre è molto importante, più le finestre sono calde, più la casa è calda.
Dobbiamo partire dal fatto che anche un perfetto isolamento termico delle finestre non significa che non ci sarà alcuna perdita di energia. Molte perdite di energia sono inevitabili e la riduzione di altre richiede soluzioni speciali, come il recupero nel sistema di ventilazione.
Non sono solo le finestre ad essere responsabili delle perdite di energia. Ci sono edifici che hanno finestre piccole e, ad esempio, un'ampia superficie senza cantina o con un tetto molto grande. In questo caso le finestre sono responsabili di una piccola parte delle perdite di calore.
Nelle case unifamiliari, invece, a parte il piano terra e l'ultimo piano, il trasferimento di calore verso l'esterno può avvenire soprattutto attraverso le finestre. Se, inoltre, il rapporto tra vetrate e pareti esterne è molto alto, finestre di scarsa qualità, vecchie costruzioni o finestre difettose causeranno un gigantesco aumento delle bollette del riscaldamento.
Tutti i calcoli delle perdite energetiche devono necessariamente basarsi su alcune semplificazioni e medie. Dopotutto, non esistono due edifici uguali, come si può vedere meglio esaminando i passaporti energetici.
Le vie di fuga del calore sono quattro:
Nelle costruzioni moderne, il seminterrato è ben isolato, se mai lo è, quindi non dovrebbe rappresentare più del 10% dell'energia sprecata. Lo stesso vale per il tetto, anche se l'aria calda sale naturalmente, rendendo la perdita maggiore - fino al 20%.
L'area più grande di perdita di energia è sempre quella delle pareti. Un edificio isolato in modo standard perde fino al 40% di tutta l'energia che fuoriesce attraverso di esse.
Le finestre e la ventilazione sono trattate insieme perché - soprattutto se l'edificio ha solo una ventilazione a gravità - può verificarsi il fenomeno delle finestre troppo ermetiche. Si tratta di un paradosso che il più delle volte si verifica in seguito alla sostituzione di finestre vecchie e poco efficienti con altre nuove e performanti.
In passato, gli architetti davano per scontata la presenza di finestre a tenuta nei loro calcoli di ventilazione. I proprietari di appartamenti in edifici prefabbricati, che sono costretti a montare i ventilatori quando ristrutturano e sostituiscono le finestre, di solito lo scoprono. Questi aiutano a garantire un migliore ricambio d'aria quando necessario, senza compromettere le prestazioni termiche della finestra stessa. Una ventilazione inadeguata provocherebbe un interno umido. Negli edifici moderni, dove i calcoli presuppongono la presenza di finestre adeguate, questo paradosso non esiste.
Se nella ventilazione è presente un sistema di recupero del calore, le finestre in genere non rappresentano più del 30% della perdita di calore.
Infine, passiamo ai calcoli specifici, che ognuno dovrà comunque fare da sé. Naturalmente secondo le nostre linee guida.
Supponiamo che il 30% dell'energia termica prodotta venga dispersa attraverso le finestre. Chi ha finestre vecchie o vive in edifici plurifamiliari può ipotizzare il 40%, mentre chi vive in case unifamiliari – il 25%. Calcoliamo quindi la perdita di calore moltiplicando i costi di riscaldamento che effettivamente paghiamo per la frazione appropriata alla percentuale, vale a dire
Costo della perdita di calore attraverso le finestre = Costo totale del riscaldamento × 0,3
Questo è il contributo delle finestre e della ventilazione alla perdita di calore totale di un edificio tipico.
Supponiamo ora che le nostre vecchie finestre abbiano un Uw pari a 2,1 W/m2K. Le nuove finestre che intendiamo installare saranno tra le migliori sul mercato e ci offriranno un Uw di 0,7 W/m2K. Ciò significa che la nuova finestra, convertendo ovviamente per un metro quadro la sua superficie, genererà una perdita di calore tre volte inferiore.
Sappiamo che le finestre sono responsabili di circa 1/3 del costo totale del riscaldamento, quindi su questa base siamo in grado di calcolare quanto possiamo risparmiare sul riscaldamento nella nostra particolare situazione.
In altre parole, la perdita di denaro speso per il riscaldamento, di cui sono responsabili le finestre, sarà ridotta di 1/3, il che, per un edificio tipico, si tradurrà in una riduzione della spesa annuale per il riscaldamento di circa il 10%. Sottolineiamo ancora una volta che si tratta di calcoli molto generali, che dipendono da un numero enorme di fattori specifici, e che devono sempre essere accuratamente corretti con i dati relativi alla nostra casa, che possiamo ottenere, tra l'altro, dal passaporto energetico.
Lo scopo di questi calcoli è sempre quello di decidere se vale la pena sostituire le finestre. Si tratta di un investimento che richiede un certo impegno finanziario. L'utilizzo di un calcolo di questo tipo può essere utile, tanto più che si tratta solo di un punto di partenza per la discussione. Ci sono molti altri aspetti da considerare:
Se abbiamo isolato un edificio e sono rimaste delle vecchie finestre, è probabile che il bilancio energetico della finestra si deteriori in modo significativo perché iniziano a formarsi dei ponti termici.
Se le nostre finestre hanno più di 10 anni, l'isolamento termico e la permeabilità all'aria dichiarati al momento dell'installazione sono ben lontani dalla realtà. Oggi possiamo realisticamente contare su 15 o più anni di prestazioni della finestra senza alcun deterioramento significativo, ma questo non vale per i modelli più vecchi.
L'uso può causare danni alle finestre. Questi ultimi, a loro volta, si traducono in perdite. Le ferramenta o le guarnizioni non curati possono garantire solo apparentemente la loro funzione, cioè che l'anta della finestra prema correttamente contro il telaio.
Esistono numerosi programmi che consentono di ottenere finanziamenti per la sostituzione delle finestre, che possono fare una differenza sostanziale sulla bolletta economica.
Negli ultimi dieci anni, il costo del riscaldamento degli edifici è raddoppiato. Tuttavia, alcune fonti energetiche sono diventate molto più costose di altre. Pertanto, se si utilizza un riscaldamento che potrebbe diventare significativamente più costoso nel prossimo futuro, è bene tenerne conto.
Un buon isolamento termico delle finestre è sempre una buona idea se le finestre attuali non offrono buone prestazioni. Ricordiamo che si tratta di un investimento di anni, quindi anche se le finestre non si ripagheranno dopo un anno, probabilmente si ripagheranno dopo 5 anni. Inoltre, ogni anno il risparmio energetico si rivela un'idea migliore, quindi possiamo realisticamente aspettarci che il costo della sostituzione delle finestre si ripaghi prima di quanto si creda. E non dimentichiamo che le nuove finestre possono offrire funzionalità aggiuntive, come una migliore acustica, una protezione dal calore in eccesso grazie ai vetri colorati o semplicemente essere più belle.
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