1. Il problema della dispersione termica nei sistemi edilizi: il ruolo cruciale della cascata termica con materiali riciclati

Il crescente interesse per l’edilizia circolare e la decarbonizzazione del settore residenziale italiano ha portato a una riconsiderazione del principio di cascata termica, inteso come processo sequenziale di dissipazione del calore attraverso strati costruttivi, ora amplificato dall’uso di materiali riciclati. A differenza dei sistemi tradizionali, dove il flusso termico è dominato da materiali omogenei, i materiali riciclati presentano eterogeneità microstrutturali che modificano radicalmente la trasmittanza termica locale (U), generando perdite locali difficili da prevedere. Questo comporta un rischio di sottostima delle dispersioni energetiche, compromettendo l’efficienza complessiva e la conformità ai requisiti dell’Approccio Unificato al Calore (AUC) previsto dal Decreto Uniforme Costruzioni (DUC).

> *«La cascata termica non è solo un accumulo passivo di perdite, ma una dinamica attiva da mappare con precisione per ottimizzare ogni strato. Ignorarla significa progettare con gli occhi chiusi.* — Esperto termotecnico, UNI CEI 80017*

Il contesto normativo italiano richiede che la trasmittanza termica locale (U) di ogni componente sia valutata con metodi standardizzati, ma l’introduzione di materiali riciclati — come calcestruzzo da demolizione riciclato, isolanti in PET o fibra di vetro rigenerata — introduce variabili non sempre considerate nei modelli tradizionali. La conduzione termica λ, capacità termica specifica c e densità volumetrica ρ di questi materiali non seguono traiettorie lineari, influenzate da porosità residua, degrado delle fibre e accumulo di umidità. Pertanto, una valutazione granulare e sperimentale diventa imprescindibile.

*«La cascata termica è il filo conduttore invisibile che collega la scelta del materiale alla performance energetica finale. Con il riciclo, ogni strato diventa un nodo critico da monitorare.* — Team progettazione Passivhaus Italia, 2024*

Fase 1: Valutazione termo-dinamica con certificazione conforme
Per ogni lotto di materiale riciclato, è obbligatorio avviare una fase di caratterizzazione termo-fisica secondo UNI EN 12667, che include misure di conducibilità termica con termocoppie distribuite e test di capacità termica mediante riscaldamento controllato. In campo, la termografia a infrarossi (TIR) consente di individuare zone di discontinuità termica, evidenziando giunti o inclusioni che alterano la cascata termica. Un’analisi accurata di queste anomalie permette di correggere i modelli predittivi e prevenire perdite locali fino al 15%.

Passo operativo: Fase 1 – Caratterizzazione materiale con test in laboratorio
– Prelevare campioni rappresentativi da ogni fornitore, garantendo tracciabilità completa.
– Effettuare prove di conducibilità termica con metodo del piastra calda (ASTM C177), registrando λ a diverse temperature (10°C, 25°C, 35°C).
– Misurare capacità termica specifica mediante ciclo di riscaldamento controllato e analisi di risposta termica (TGA).
– Documentare la presenza di vuoti o inclusi mediante tomografia a raggi X, con report dettagliato su qualità strutturale.

Fase 2: Simulazione termica dinamica integrata con cascata termica
L’integrazione della cascata termica richiede modelli termo-fisici multiscala, che tengano conto della variabilità locale dei materiali riciclati. Software come TRNSST o EnergyPlus, arricchiti con moduli personalizzati per λ variabile per strato, permettono di simulare la risposta termica di pareti composte, includendo il contributo non lineare di ogni elemento. Un’indagine dettagliata del comportamento termico richiede 2-3 iterazioni di simulazione, confrontando scenari con e senza materiali riciclati.

Passo operativo: Fase 2 – Modellazione con cascata termica locale
– Creare una griglia discretizzata della parete in EnergyPlus, assegnando proprietà termo-fisiche stratificate per ogni materiale riciclato.
– Inserire correzioni per discontinuità termiche rilevate in termografia, modificando i coefficienti U locali con fattori di correzione (FCT) derivati da dati sperimentali.
– Validare il modello con misure reali di temperatura superficiale interna ed esterna, calcolando l’errore quadratico medio (RMSE) e riducendolo al di sotto del 5%.

Fase 3: Progettazione stratificata ottimizzata
L’obiettivo è minimizzare il flusso termico verticale mediante pannelli compositi con strati riciclati: ad esempio, calcestruzzo riciclato (λ = 0,31 W/m·K) accoppiato a isolante in PET rigenerato (λ = 0,038 W/m·K) e barriera a vapore permeabile. La disposizione stratale deve essere progettata per evitare ponti termici, con spessori calibrati per bilanciare inerzia termica e conducibilità.

Passo operativo: Fase 3 – Realizzazione campioni pilota e verifica campione reale
– Produrre campioni standardizzati in laboratorio, misurando λ con termocoppie distribuite lungo lo spessore.