Valori R, valori U e ciò che un numero di isolamento nasconde

R e U sono lo stesso fatto scritto al contrario

La resistenza termica risponde alla domanda «quanto fatica il calore ad attraversare questo?». La trasmittanza risponde a «quanto calore passa per unità di superficie e per grado di differenza?». Sono reciproche: U è uno diviso la resistenza totale del pacchetto, resistenze superficiali comprese. Non c'è nulla di più misterioso, e una delle due basta a descrivere un muro. Il settore usa entrambe perché servono compiti diversi. Le resistenze si sommano quando si impilano strati, quindi R è la moneta naturale della progettazione. La trasmittanza è ciò che si moltiplica per superficie e gradi-ora per ottenere energia, quindi U è la moneta naturale del calcolo dei carichi e della normativa.

Ecco perché il marketing preferisce R e la normativa preferisce U. Un R grande suona meglio, e R non ha un tetto — puoi sempre aggiungere centimetri. U è limitato in basso da zero e ogni miglioramento produce una variazione assoluta minore della precedente, il che ne fa un numero onesto ma poco vistoso. Passare da 2 a 4 m²K/W di resistenza dimezza il flusso; passare da 8 a 10 lo riduce di un quinto. Letto in U, è 0,50 → 0,25 contro 0,125 → 0,10, e il rendimento decrescente diventa impossibile da ignorare.

La conversione, esatta — e perché un numero nudo non significa nulla

Il valore R statunitense si misura in ore per piedi quadrati per gradi Fahrenheit, diviso Btu. La resistenza metrica si misura in metri quadrati per kelvin, diviso watt. Converti le unità una alla volta — 0,09290304 metri quadrati per piede quadrato, cinque noni di kelvin per grado Fahrenheit, 3.600 secondi per ora, 1.055,05585262 joule per Btu — e un R statunitense esce a 0,17611018 m²·K/W. Invertilo e compare la direzione utile: R = 5,678263 × il valore metrico. Arrotonda a 5,68 e non sbaglierai mai di qualcosa che conti.

Passa gli isolanti correnti attraverso questa formula e la dimensione del problema salta agli occhi. 2,29 m²K/W corrisponde a R-13, 3,70 a R-21, 5,28 a R-30, 8,63 a R-49. Una parete descritta come «R-4» è quindi o pessima o ottima a seconda del sistema che aveva in mente chi scrive, e il numero da solo non permette di deciderlo. Le resistenze metriche sopra la decina e i valori R statunitensi sotto il sei sono gli unici intervalli non ambigui; tutto ciò che sta in mezzo è davvero indecidibile senza le unità.

Un muro, calcolato dall'esterno verso l'interno

La tabella qui sopra descrive una parete esterna ordinaria: montanti di legno da 140 mm a interasse 600 mm, 140 mm di lana minerale nell'intercapedine, pannello OSB, intonaco esterno e cartongesso da 12,5 mm, con le resistenze superficiali della ISO 6946 su entrambe le facce. Somma gli strati lungo il percorso che attraversa l'isolante e ottieni 4,337 m²K/W, cioè U = 0,231 W/m²K. È il numero che la documentazione dell'isolante lascia intendere, ed è un numero reale — il calore che attraversa la parete a metà strada fra due montanti incontra davvero 4,337 m²K/W.

Ora spostati lungo il muro finché non incontri un montante. Tutto è identico tranne lo strato centrale, dove 140 mm di legno di conifera a circa 0,13 W/mK danno 1,077 m²K/W invece di 4,000. Il totale crolla a 1,414 m²K/W e il flusso attraverso quella striscia sale a 0,707 W/m²K contro 0,231 — tre volte il calore, attraverso una parte del muro che non è un difetto, né un errore, né opzionale. È la struttura.

Ponti termici: il percorso parallelo che nessuno stampa sull'etichetta

Per ottenere la prestazione reale della parete bisogna combinare i due percorsi, e la regola di combinazione non è quella che quasi tutti immaginano. Non si fa la media delle resistenze. Il calore non è obbligato a passare per entrambi i percorsi: passa per entrambi contemporaneamente e in modo indipendente, in proporzione alla superficie che ciascuno occupa. La grandezza che si pesa sulle superfici è quindi la trasmittanza, non la resistenza: U_efficace = f × U_legno + (1 − f) × U_isolante, dove f è la frazione di superficie di parete occupata dalla struttura.

La quota di legno è più grande di quanto suggeriscano i soli montanti, perché comprende dormienti e correnti, architravi, montanti di rinforzo, angoli e innesti di tramezzi. Per un telaio di legno ordinario, il 15 % è un valore di lavoro realistico. La via isolata dà U = 0,231, la via del legno U = 0,707, quindi U_efficace = 0,15 × 0,707 + 0,85 × 0,231 = 0,302 W/m²K. La parete venduta con un isolante da 0,035 W/mK si comporta a 0,302 W/m²K — il 31 % in più della sua stessa via isolata. Porta la quota di legno al 25 %, cosa che accade con molti angoli, aperture e muri di spina, e sei a 0,350 W/m²K, il 52 % in più.

La quota di legno è quindi una variabile di progetto, non una costante, ed è fra le più economiche da spostare. Passare a un interasse di 625 mm, angoli a due montanti e nessun montante superfluo porta la quota verso il 10 %, e lo stesso isolante dà allora 0,278 W/m²K invece di 0,302. È l'8 % di flusso in meno senza un grammo di isolante in più, senza spessore aggiuntivo e con un po' meno legno.

La serie somma, i ponti no — ed è per questo che vince l'isolamento continuo

Gli strati impilati uno dietro l'altro sommano le loro resistenze, perché il calore deve attraversarli tutti a turno. Gli strati affiancati no, perché il calore ne attraversa uno solo. Quell'asimmetria è tutto l'argomento dell'isolamento continuo: uno strato che corre ininterrotto sulla faccia esterna del telaio è in serie con entrambi i percorsi insieme, e quindi migliora la fascia di legno e la fascia isolata contemporaneamente.

Mettiamoci i numeri. Aggiungi 60 mm di fibra di legno continua all'esterno, cioè 1,5 m²K/W, e il valore efficace passa da 0,302 a 0,197 W/m²K — il 35 % di flusso in meno per 60 mm. Migliorare l'isolante dell'intercapedine a costo simile non ottiene nulla di paragonabile: portare la lana da 0,035 a 0,032 W/mK porta la parete solo a 0,286 W/m²K, un calo del 5 %. L'ordine di priorità diventa ovvio: risolvi il ponte termico prima di ispessire l'intercapedine.

È anche per questo che le normative si sono spostate verso l'obbligo di isolamento continuo invece di alzare semplicemente il numero dell'intercapedine. Un requisito sull'intercapedine può essere soddisfatto sulla carta da una parete che rende un terzo in meno della sua etichetta; uno strato continuo non può essere scavalcato dal telaio, quindi consegna ciò che dichiara. In concreto, l'allegato 7 della legge tedesca GEG fissa a 0,24 W/m²K il tetto per una parete esterna ristrutturata: la parete da brochure a 0,231 passa, la parete reale a 0,302 no. La direttiva europea sulla prestazione energetica degli edifici, rifusa nel 2024, spinge nella stessa direzione ragionando sulla prestazione dell'intero involucro.

La tenuta all'aria conta spesso più di R

La resistenza descrive la conduzione: il calore che si fa strada attraverso un materiale solido. Non dice nulla dell'aria che attraversa fisicamente una fessura portandosi via calore e umidità. La legge tedesca GEG impone una prova di permeabilità: n50 ≤ 1,5 ricambi all'ora a 50 pascal per un edificio con ventilazione meccanica, ≤ 3,0 senza. Lo standard passivo scende a 0,6. Fra una casa vecchia non trattata e una costruzione a tenuta, la differenza di ricambio d'aria incontrollato supera di gran lunga la differenza fra due spessori di isolante — e nessun valore R su nessuna etichetta la coglie.

I due, inoltre, interagiscono male. L'aria che circola in un isolante fibroso lo degrada, perché quel materiale funziona immobilizzando l'aria e l'aria in movimento è esattamente ciò che non può immobilizzare. Un isolante posato con vuoti dietro, compresso attorno agli impianti o aperto verso una botola di sottotetto non sigillata rende ben al di sotto del suo valore, e quella carenza non compare in alcun calcolo. Sigilla prima, isola poi, ventila deliberatamente alla fine — in quest'ordine, perché sigillare senza ventilare scambia un problema di energia con uno di qualità dell'aria interna.

Ciò di cui il valore R non dice nulla

Il valore R è una grandezza in regime stazionario. Si misura mantenendo una differenza di temperatura costante attraverso un campione finché il flusso smette di variare, e descrive il comportamento della parete una volta che tutto si è assestato. Il tempo reale non si assesta. Una parete con molta massa — muratura, terra battuta, una spessa soletta di calcestruzzo — assorbe calore di giorno e lo restituisce di notte, spostando il carico nel tempo in un modo che nessuna resistenza rappresenta. In un clima con grande escursione giorno-notte, due pareti con la stessa resistenza si comportano molto diversamente, e quella pesante di solito meglio.

Non dice nulla nemmeno dell'umidità, ed è l'umidità a distruggere i pacchetti. Dove cade il punto di rugiada dentro il muro dipende dalle resistenze di ogni strato e dalla loro permeabilità al vapore, e aggiungere isolante dal lato sbagliato di una struttura può spostare il piano di condensa dentro il legno. Un muro può essere allo stesso tempo ben isolato e in putrefazione. Non è un fallimento del valore R; è un errore di categoria leggerlo come una descrizione completa. Una resistenza è un numero su un meccanismo, e un involucro edilizio ne ha almeno tre.

Domande frequenti

Come converto tra un valore R e un valore U?

Due passi, in quest'ordine. Prima fissa le unità: un R statunitense diviso 5,678263 dà la resistenza metrica in m²·K/W, e moltiplicare fa il contrario. Poi inverti: U è uno diviso la resistenza totale dell'intero pacchetto, resistenze superficiali comprese. Non invertire la resistenza di un solo strato chiamandola U — la trasmittanza è una proprietà dell'intero pacchetto, non di un singolo materiale.

Perché il mio muro non rende il numero dell'isolante?

Perché i montanti scavalcano l'isolante. Su un telaio di legno con il 15 % di quota di legno, la via isolata dà 0,231 W/m²K e la via del legno 0,707; pesate sulle superfici danno 0,302 W/m²K. La parete si comporta il 31 % peggio della sua stessa via isolata, e quel divario è strutturale, non un difetto.

È meglio ispessire l'isolante o aggiungere uno strato continuo?

Continuo, quasi sempre, perché migliora entrambi i percorsi insieme. Aggiungere 60 mm di fibra di legno continua all'esterno porta la parete da 0,302 a 0,197 W/m²K, il 35 % di flusso in meno. Migliorare l'isolante dell'intercapedine da 0,035 a 0,032 W/mK porta solo il 5 %. L'isolamento in intercapedine migliora sempre e solo la parte del muro che già andava bene.

Quale quota di legno devo assumere?

Quindici per cento per un telaio di legno ordinario, valore che tiene già conto di dormienti, architravi e angoli oltre ai montanti stessi. Dieci per cento è raggiungibile con interasse ampio, correnti singoli e angoli a due montanti; venticinque per cento è comune su una parete molto forata o molto suddivisa. Fra il 10 % e il 25 %, la stessa lana dà 0,278 o 0,350 W/m²K.

L'inerzia termica compare nel valore R?

No. Il valore R si misura in regime stazionario, con una differenza di temperatura costante mantenuta finché il flusso smette di variare: descrive solo la condizione assestata. L'inerzia agisce sul transitorio: ritarda e appiattisce l'oscillazione giornaliera invece di ridurre il flusso finale. In climi con grande differenza giorno-notte una parete pesante può superare una leggera di resistenza identica, e nessun numero di resistenza lo prevede.

Devo sigillare l'aria prima di isolare?

Sì, e di solito è di per sé la spesa migliore. La legge tedesca GEG impone una prova di permeabilità — n50 ≤ 1,5 ricambi all'ora a 50 pascal con ventilazione meccanica, ≤ 3,0 senza — perché l'aria incontrollata porta via più energia di quanta la maggior parte dei miglioramenti d'isolante ne recuperi. Sigillare prima protegge anche l'isolante, perché l'aria che circola in un materiale fibroso lo degrada. Pianifica la ventilazione nello stesso momento: una casa a tenuta ha bisogno di ricambi d'aria voluti, non accidentali.