La riflettanza solare nelle coperture e la progettazione energetica degli edifici

E’ per far fronte a queste problematiche che l’Unione Europea dagli anni Duemila si è espressa con direttive che in Italia si sono tradotte in alcune normative specifiche che riguardano, tra gli altri aspetti, quello delle proprietà radiative dei manti di copertura.

La prima normativa è rappresentata dal Decreto Ministeriale 26 giugno 2015 “Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici”, che si rivolgono agli edifici pubblici e privati, siano essi di nuova costruzione od esistenti sottoposti a ristrutturazione. 

In esso si individuano le modalità di applicazione della metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici, ivi incluso l’utilizzo delle fonti rinnovabili, nonché le prescrizioni e i requisiti minimi in materia di prestazioni energetiche degli edifici e unità immobiliari.

Nell’Allegato 1, nell’art. 2, laddove si tratta il tema delle “Prescrizioni comuni per gli edifici di nuova costruzione, gli edifici oggetto di ristrutturazioni importanti o gli edifici sottoposti a riqualificazione energetica” al punto 2.3.2 si evidenzia che:

“Al fine di limitare i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva e di contenere la temperatura interna degli ambienti, nonché di limitare il surriscaldamento a scala urbana, per le strutture di copertura degli edifici è obbligatoria la verifica dell’efficacia, in termini di rapporto costi-benefici, dell’utilizzo di:

a) materiali a elevata riflettanza solare per le coperture (cool roof), assumendo per questi ultimi un valore di riflettanza solare non inferiore a: 0,65 nel caso di coperture piane; 0,30 nel caso di copertura a falde;

b) tecnologie di climatizzazione passiva (a titolo esemplificativo e non esaustivo: ventilazione, coperture a verde).

Tali verifiche e valutazioni devono essere puntualmente documentate nella relazione tecnica di cui al paragrafo 2.2.4. “

La seconda normativa è definita dal D.M. 24.12.2015 “Criteri Ambientali Minimi”, aggiornato nel gennaio del 2017. Questa al paragrafo 2.2.3. “Riduzione dell’impatto sul microclima e dell’inquinamento atmosferico” riporta "Al fine di ridurre le emissioni in atmosfera e limitare gli effetti della radiazione solare (effetto isola di calore) il progetto di nuovi edifici o la riqualificazione di edifici esistenti (…) deve prevedere (…) l’uso di materiali ad alto indice di riflessione solare (Solar Reflectance Index) per un minimo del 75% della superficie di intervento come di seguito specificato: 

per le superfici di copertura (es. tetti) deve essere previsto un indice SRI:

• di almeno 29, per le coperture degli edifici con pendenza >15%

• e di almeno 78 per le coperture con pendenza minore o uguale al 15% (…).

Esistono poi le indicazioni legate ai protocolli per le certificazioni degli edifici (LEED, ITACA, ..).

Queste prescrizioni suggeriscono più o meno esplicitamente l’uso di materiali ad elevata riflettanza, sia per migliorare il comfort interno estivo dei fabbricati, sia per ridurre il fenomeno di “isola di calore urbana” indipendentemente dal basso livello di trasmittanza termica richiesto ai vari componenti dell’involucro.

I materiali ed i prodotti che rispettano la normativa

I materiali che maggiormente rispettano la normativa sono detti “cool materials”: dotati di particolari caratteristiche radiative, sono in grado intrinsecamente di riflettere l’irradiazione solareincidente e nello stesso tempo di emettere energia termica nell’infrarosso.
Possiedono quindi:

• un’elevata riflettanza solare, grazie a pigmenti ad elevata riflettanza nella porzione infrarossa dello spettro solare, che permette al materiale di non riscaldarsi nelle ore diurne

• un’elevata emissività termica che consente al materiale di raffreddarsi nella notte, irradiando il calore assorbito durante il giorno.

Quindi sono materiali che raggiungono temperature più basse rispetto ad altri ma con minor riflettanza.

Andando ancora più nel dettaglio: quando un’onda elettromagnetica colpisce un oggetto, vede una sua parte assorbita, una riflessa ed un’altra trasmessa. La somma delle tre frazioni rappresenta la radiazione incidente.

Poiché l’elemento colpito, quando parliamo di costruito, normalmente è opaco, possiamo considerare trascurabile la componente di energia trasmessa, mentre quella riflessa e quella assorbita dipendono:

• dalle caratteristiche del materiale, in funzione del coefficiente di riflessione anche noto come albedo = radiazione incidente riflessa in ogni direzione

• dall’angolo di incidenza

• dalla rugosità superficiale.

Se:

• l’albedo è pari a 1: tutta la luce viene riflessa: caso di un oggetto perfettamente bianco

• l’albedo è pari a 0: nessuna frazione viene riflessa: oggetto nero.

A valori intermedi corrispondono condizioni intermedie.

Questi aspetti ci interessano moltissimo perché da essi dipende la quantità di energia solare che viene diffusa verso l’ambiente circostante, condizionando il microclima locale e investendo i manufatti limitrofi.

Il coefficiente di emissione e l’albedo definiscono l’indice di riflessione solare, SRI, il Solar Reflectance Index; i materiali che possiedono un elevato SRI contribuiscono a disperdere al massimo l’energia solare, impedendo che questa riscaldi le superfici con cui viene in contatto e migliorando così le caratteristiche di comfort degli spazi che si sviluppano all’interno degli edifici.

I cool materials, pertanto contengono la componente assorbita e poi trasmessa all’edificio, permettendone una vivibilità decisamente migliore.

 Questi materiali si stanno diffondendo sempre più sul mercato e si rivolgono a maggior ragione verso le coperture degli edifici, prime superfici ad essere interessate dall’irraggiamento solare.

In sintesi: richiamandosi alle logiche del solo valore SRI (che si esprime in %), l’utilizzo di soluzioni con SRI elevato determinano due vantaggi importanti:

• rispetto al contesto urbano che circonda un edificio, riducono la temperatura locale, mitigando l’effetto dell’isola di calore;

• in termini di condizioni indoor;

• contengono il flusso termico verso l’edificio, riducendo il valore medio della temperatura interna dell’aria;

• contribuiscono a mantenere efficienti e durevoli i sistemi costruttivi che realizzano l’involucro;

• limitano lo spreco energetico necessario per l’eventuale (ma sempre più necessario) raffrescamento degli ambienti oltre che i costi ed i danni ambientali conseguenti.

Numerosi sono gli studi condotti sull’efficacia dei materiali riflettenti: se in termini di mitigazione dell’isola di calore il loro ruolo è riconosciuto, qualche dubbio in più sorge relativamente alla funzione di ottimizzazione del comfort interno degli edifici. Riferendosi specificamente alle coperture, ci si è infatti resi conto che altre due componenti del tetto, tradizionalmente note e consolidate, intervengono con maggior efficacia e durevolezza sulla riflettanza solare delle coperture:

1. la ventilazione sotto manto

2. la traspirazione attraverso gli elementi di copertura

E’ noto come una copertura  oggi sia caratterizzata da un insieme di materiali ognuno dei quali concorre a definire, con la propria prestazionalità, un sistema tecnologico interagente, ove:

• permeabilità all’aria degli elementi discontinui del manto (tegole e coppi)

• proprietà termiche dei componenti (conducibilità e capacità termica)

• proprietà radiative (emissività e riflettanza)

• scambi convettivi

• configurazione stratigrafica sottostante

collaborano nel definire un sistema efficiente, duraturo e sostenibile.

Una progettazione attenta alla questione della riflettanza solare nelle coperture, può risolvere parte della complessità con servizi che risolvono e snelliscono alcuni passaggi di selezione e definizione di materiali e componenti del sistema tetto. 

Per chi cerca un servizio a supporto completo, la storica esperienza di BMI Wierer ha dato vita a BMI Expert, il servizio di consulenza gratuito pronto ad affiancare i progettisti, aggiornato con le ultime novità normative e anche capace di definire la soluzione ideale in base al contesto geo-climatico dell’edificio su cui si prevede di effettuare l’intervento.

Fra le attività di supporto e progettazione rientrano quindi anche quelle inerenti alla riflettanza e alle valutazioni ad essa correlate, ovvero:

1. la tipologia di manto che soddisfi i gusti della committenza, che rispetti nel contempo le eventuali  prescrizioni materiche e formali ma che tenga conto anche dell’apporto in termini di permeabilità dei suoi elementi (profili, materia, etc)

2. le caratteristiche di riflettanza propria del manto, riportate nelle schede tecniche legate ad ogni profilo di tegola e coppo

3. le esigenze di ventilazione: criteri di definizione e dimensionamento della camera di ventilazione nelle sue soluzioni in gronda e colmo, elementi di aerazione, rapporti con le discontinuità 

4. analisi delle interazioni tra i vari strati funzionali: dalla scelta del sistema di impermeabilizzazione primaria (il manto) all’influenza della struttura portante, per arrivare alle soluzioni di impermeabilizzazione ed isolamento più adeguate.

BMI EXPERT potrà proporti differenti tipologie di prodotti e soluzioni: tutte queste ti permetteranno di individuare una copertura efficace e duratura che soddisferà i tuoi committenti anche in termini microclimatici locali, di comfort interno e di risparmio energetico.