I materiali tradizionali per l'efficienza energetica degli edifici: La terra ...

I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici:La terra crudaGiuseppe DesogusUniversità degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaLaboratorio Efficienza Energetica, Sardegna RicercheEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Il Laboratorio Efficienza EnergeticaCoordinatore Scientifico Prof. Antonello SannaSardegna Ricerche ha attivato nel 2008 il Cluster Tecnologico “Energie Rinnovabili” chehal'obiettivodifocalizzarelecompetenze di punta presenti in Sardegna nei settori della ricerca avanzata e della produzione di energie rinnovabiliin un sistema integrato a supporto di uno sviluppo innovativo e competitivo del territorio. Esso rappresenta unimportante passo nella realizzazione della strategia regionale per la ricerca oltre che uno strumento di supporto alPiano Energetico Ambientale Regionale per il conseguimento dei programmi di riduzione delle emissioni nocivesecondo i protocolli di Montreal, Kyoto e Goteborg. La principale attività consiste nella realizzazione di progetti diricerca, sviluppo e formazione e all'attivazione di quattro laboratori, intesi come luoghi aperti di collaborazione tra ilsistema delle imprese e il sistema della ricerca e dell'innovazione nella filiera delle fonti energetiche rinnovabili.Uno dei quattro laboratori, creato con il Dipartimento di Architettura dell’Università di Cagliari, è denominato“Efficienza Energetica” ed è stato attivato con il preciso compito di sviluppare la ricerca sul tema del recuperosostenibile del patrimonio edilizio esistente.Il principale ambito di attività del Laboratorio è stato finora quello del monitoraggio energetico degli edifici esistenticon particolare riferimento agli edifici in terra cruda ealpatrimonio di edilizia residenziale pubblica dell’AgenziaRegionale per l’Edilizia Abitativa (AREA) della Sardegna.I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Il materiale terra crudaLa tecnica di costruzione in terra cruda diffusa inSardegna, nota con il termine di ladiri, èconosciutaanchecon il termine adobe, dall’arabo al‐tub (il mattone).La tecnica costruttiva dell’adobe prevede la creazione dimattoni con uno stampo, a partire da un impasto di terra epaglia di consistenza tale da essere modellabile, lasciatiessiccare all’aria aperta. La produzione può essere manualeo meccanizzata. La messa in opera è la stessa di un muro inmattoni cotti, con ricorsi di malta di terra o calce.Le proporzioni degli elementi costitutivi variano a secondadella tradizione locale, ad esempio nel paese di Samassi per1m 3 di impasto per ladiri si impiegano:• 1m 3 di terra• 1m 3 di acqua• 0,23 m 3 di paglia (pari a 47,5 kg)(Fonte: “Il manuale tematico della terra cruda”)I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

L’ambito territoriale di diffusionedella cultura costruttiva della terra crudaZone climatiche (DPR 412/93)> Zona CCarta geologica> Il territorio delle argilleDiffusione territoriale dell’Architettura in terraI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

L’efficienza energetica degli edifici in terra cruda• Carichi di produzione (energia inglobata, messa in opera e dismissione)• Carichi di gestione (efficienza dell’involucro per la riduzione dei consumi energetici per riscaldamento eraffrescamento)I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Energia inglobataLaterizio (tegole)4140Laterizio (clinker)6228Laterizio porizzato1764Laterizio forato3744Laterizio pieno4896Calcestruzzo cellulare (gasbeton)1584Calcestruzzo armato11520Calcestruzzo (non armato)Blocchi di argilla espansaBlocchi di calce e di sabbia180015842322Argilla, terra cruda1080 2000 4000 6000 8000 10000 12000 14000MJ/m³Fonte: Protocollo ITACAI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Carichi energetici nella produzione della terra crudaFonte: Laterizi BrioniI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Carichi energetici nella produzione della terra crudaRisparmi rispetto alla filiera del laterizio cotto:• 80% dell’emissione di CO2,• 60% di combustibili,• 20% di energia elettricaFonte: Laterizi BrioniI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Energia inglobata nelle costruzioni in terraÈ necessario però tener conto che gli spessori murari in terra cruda sono maggiori rispetto a quelli in laterizio. Una muraturatipica in terra cruda ha uno spessore di 45 cm, contro i 30 del laterizio. I risparmi rispetto al laterizio si riducono quindi al:• 53% dell’emissione di CO2,• 40% di combustibili,• 13% di energia elettrica.I carichi di produzione della terra cruda possono essere ulteriormente abbattuti se si ricorre alla tradizionale essicazione naturaleattraverso l’esposizione al sole.Il materiale terra cruda non ha pressoché alcun carico di dismissione e riciclaggio.Fonte: Laterizi BrioniI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

L’efficienza dell’involucro in condizioni invernali• Conducibilità termicaLe normative nazionali non danno alcun valore di riferimento per la conducibilità termica della terra cruda o per laresistenza termica di murature con essa costruite (cfr: UNI 10351, UNI 10355, UNI 11300 TS)Fonte Massa volumica (kg/m 3 ) Conducibilità Termica (W/mK)valori di progettoin letteraturaUwe Wienke ‐ Manuale di Bioedilizia 800 0,25Uwe Wienke ‐Manuale di Bioedilizia 1200 0,59Uwe Wienke ‐ Manuale di Bioedilizia 1800 0,91CRATerre 1400 0,46CRATerre 1600 0,81Lehmbauregeln 1200 0,50Lehmbauregeln 1600 0,70I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Un esempio di diagnosi energetica:Casa Mancosu‐MaccioniSerramannaL’edificio, del tipo a corte, è sito nel centrostorico del paese di Serramanna.Recentemente è stato oggetto di un interventodi ristrutturazione che ha comportato anche larealizzazione di nuove murature in terra cruda.I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Misure in situ di trasmittanza:Casa Mancosu‐MaccioniSerramannaLa misura in opera della trasmittanza èstata effettuata secondo la norma ISO9869 nel mese di Dicembre 2009. Sonostati utilizzati termoflussimetri wirelessdel tipo Termozig ®.Gli strumenti sono stati posizionati siasulla parete sud, antecedente laristrutturazione, sia sulla parete nord, dinuova realizzazione.I rilievi di trasmittanza sono stati integraticon la misura delle condizioni ambientaliinterne e esterne tramite datalogger T/URdel tipo Tinytag ®.I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Misure di trasmittanza casa Mancosu‐Maccioni a SerramannaParete SudMedia ∆T amb8,20[°C]Spessore0,65[m]Media U (ultime 24 h)0,67[W/m²K]Conducibilità fittizia0,43[W/mK]I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Misure di trasmittanza casa Mancosu‐Maccioni a SerramannaParete NordMedia ∆T amb9,56[°C]Spessore0,45[m]Media U (ultime 24 h)0,84[W/m²K]Conducibilità fittizia0,38[W/mK]I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Confronti fra le misureSerramanna parete sudSp.0,65 mU0,67 W/m 2 KConduc. Termica Fittizia0,43 W/mKSerramanna parete nordSp.0,45 mU0,84 W/m 2 KConduc. Termica Fittizia0,38 W/mKValori di progettoFonteMassa volumica(kg/m 3 )Uwe Wienke ‐ Manuale di Bioedilizia 800 0,25Uwe Wienke ‐Manuale di Bioedilizia 1200 0,59Uwe Wienke ‐ Manuale di Bioedilizia 1800 0,91CRATerre 1400 0,46CRATerre 1600 0,81Lehmbauregeln 1200 0,50Lehmbauregeln 1600 0,70Conducibilità Termica (W/mK)I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Cosa è possibile dedurre dalle misure• La misura in situ delle prestazioni termiche del materiale terra cruda risente della produzione non serialedei manufatti e i risultati ottenuti non sono confrontabili con una normativa di caratterizzazione delmateriale• I valori di trasmittanza misurati sono in linea con quelli di letteratura, risulta al più una conducibilitàleggermente inferiore che potrebbe essere dovuta al dosaggio della paglia• In ogni caso la trasmittanza misurata, anche nel caso delle murature più “massicce”, si discosta da quellaminima di legge (0,40 W/m 2 K, come da all. C ‐ D.Lgs 311/06)

Accoppiamento della terra cruda con materiali isolantiPer ovviare alle ridotte capacità coibenti della terra cruda sarebbe teoricamente possibile accoppiarla ad uno strato dimateriale isolante.Questa soluzione però presenta particolari problemi dovuti alla natura del materiale e in particolare alla suaigroscopicità. La terra cruda infatti, appena messa in opera, presenta un contenuto di acqua interno abbastanzaelevato che va riducendosi con il tempo. Una volta stabilizzatasi conserva comunque la caratteristica di assorbire erilasciare umidità.La presenza di un materiale isolante può ostacolare il rilascio di umidità causando la formazione di condensainterstiziale che deteriora gravemente la terra.Le normative nazionali in vigore non tengono in considerazione tale comportamento e non consentono di verificareadeguatamente la formazione di condensa interstiziale nella terra cruda.I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Accoppiamento della terra cruda con materiali isolantiLa verifica di formazione dicondensa secondo la norma UNIEN ISO 13788, attualmente invigore, da esito positivo, anchenel caso di cappotti isolantirealizzati con materiali adaltissima resistenza al vapore.DescrizioneλW/(m∙K)Rm²∙K/Wρkg/m³Intonaco plastico per cappotto 0,300 0,050 1.300,0 840 30,0 0,015Polistirene espanso sint. in lastre 0,041 1,220 20,0 1250 45,0 0,050Ladiri 1200 kg/mc 0,410 1,098 1.200,0 1000 7,5 0,450Intonaco di calce e sabbia 0,800 0,019 1.600,0 1000 6,0 0,015Rsi m²∙K/W R m²∙K/W Rse m²∙K/W Rtot m²∙K/W U W/(m²∙K)Trasmittanza Termica 0,130 2,386 0,040 2,556 0,391CJ/KμdmI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

L’efficienza dell’involucro in condizioni estive• Trasmittanza periodicaRecentemente (DPR 59/09) è stata introdotta la trasmittanza periodica come parametro che valuta la capacità di unachiusura verticale opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nell'arco delle 24 ore, definita edeterminata secondo la norma UNI EN ISO 13786, in alternativa alla verifica della massa superficiale (già presente nelD.Lgs 311/06).I limiti di legge sono:• 0,12 W/m 2 K per la trasmittanza periodica• 230 kg/m 2 (intonaci esclusi) per la massa superficialeI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

L’efficienza dell’involucro in condizioni estiveMuratura da 45 cmFattore di decremento ‐ attenuazione fd [‐] 0,0752Ritardo fattore di decremento ‐sfasamento φ [h] 16,58Trasmittanza termica periodica |Yie| [W/m 2 K] 0,0593Massa superficiale Ms [Kg/m2] 540Muratura da 65 cmFattore di decremento ‐ attenuazione fd [‐] 0,0132Ritardo fattore di decremento ‐sfasamento φ [h] 24,46Trasmittanza termica periodica |Yie| [W/m 2 K] 0,0075Massa superficiale Ms [Kg/m2] 780I materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

Conclusioni• La terra cruda è il materiale da costruzione con la minor energia di produzione• Per rispettare le attuali normative sul risparmio energetico in condizioni invernali è necessario studiarel’inserimento di materiali isolanti naturali nelle murature in terra• Le prestazioni per il contenimento dei carichi energetici estivi sono eccellentiL’utilizzo della terra cruda nelle nuove costruzioni è attualmente limitato da:• Assenza di normative tecniche che caratterizzino il materiale definendone le prestazioni meccaniche e termiche• Necessità di sviluppare modelli costruttivi adeguati alle attuali esigenze funzionali e spazialiI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010

GRAZIE PER L’ATTENZIONEPer maggiori informazioni sul Laboratorio Efficienza Energetica:www.sardegnaricerche.itgdesogus@unica.itPer maggiori informazioni sulla terra cruda:http://www.terracruda.org/labterra@unica.itI materiali tradizionali per l’efficienza energetica degli edifici: La terra crudaGiuseppe Desogus,Università degli Studi di Cagliari, Dipartimento di ArchitetturaSardegna Ricerche, Laboratorio Efficienza EnergeticaEfficienza energetica nell’edilizia. Tra innovazione e tradizioneCagliari, 20 Aprile 2010