Canapa e calce: perché il muro isola più del previsto

La prestazione termica deve dichiarare la sua scala. Approfondimento di Gilberto Barcella.

Un muro in canapa e calce misurato nella sua interezza isola più di quanto predica la conducibilità del materiale di cui è fatto. Non è un errore: è fisica. Un lavoro di ricerca su dati certificati propone di scriverlo nelle norme.

Lo stesso muro, due numeri

Un muro di 40 centimetri in blocchi di canapa e calce, messo in una camera doppia di laboratorio e attraversato da un salto termico di quasi 29 gradi, lascia passare 2,6 watt per metro quadrato. Da quel flusso si ricava una trasmittanza U di 0,11 W/m²K e una conducibilità equivalente della parete di 0,044 W/mK. Se lo stesso muro lo si calcola a tavolino partendo dalla conducibilità del materiale misurata su un provino, il risultato è U intorno a 0,16: il muro reale isola circa un terzo in più di quanto predice il suo stesso materiale.

Non è un errore di nessuno dei due laboratori. È la conseguenza di una domanda che la fisica dell’edificio si pone da tempo e che le norme non si sono ancora poste: a quale scala è stato misurato il numero che stiamo usando? Per il calcestruzzo o il polistirene la domanda è quasi irrilevante. Per i materiali porosi e igroscopici, come la canapa e calce, la paglia, la fibra di legno o la terra cruda, cambia il risultato di progetto.

Tre numeri, tre oggetti fisici diversi

La prestazione termica di un materiale da costruzione viene oggi descritta da un solo numero, la conducibilità termica lambda, misurata secondo la norma EN 12667 su un piccolo provino omogeneo, condizionato a massa costante e isolato dall’ambiente. È una misura rigorosa e utile: dice quanto calore conduce quel materiale, in quelle condizioni, per sola conduzione.

Un muro non è un provino. È un insieme di blocchi, giunti di malta, interfacce, due superfici che scambiano aria e umidità con due ambienti a temperatura diversa. La norma EN ISO 8990, il metodo hot box, misura questo oggetto nella sua interezza: impone un salto termico fra due camere e misura quanto calore serve per mantenerlo. Il risultato è la resistenza termica e la trasmittanza della parete così come è stata costruita. Da quella resistenza, con la EN 1745 per le murature, si ricava una conducibilità equivalente della parete.

Il punto sollevato dalla ricerca è semplice da enunciare: nessuna procedura di dichiarazione dei valori termici, in Europa quella della EN ISO 10456, chiede da quale scala provenga il dato in ingresso. Due produttori di blocchi simili, uno che consegna dati da provino e uno che consegna dati da parete, otterrebbero valori dichiarati formalmente equivalenti ma fisicamente diversi.

Cinque valori certificati, un solo materiale

La ricerca si basa su un insieme di dati certificati da laboratori accreditati sulla stessa famiglia di prodotto, il Blocco Ambiente in canapa e calce prodotto da Senini a Montichiari: tre prove hot box su pareti a scala reale eseguite da CMR Lab di Vicenza e due misure a piastra calda su provini eseguite da EcamRicert. Tutti i valori sono tracciabili al rapporto di prova.

HB-1

• Metodo: Hot box EN ISO 8990
• Scala: Parete
• Spessore: 0,40 m
• Densità: 310 kg/m³
• Conducibilità termica (λ): 0,044 W/mK
• Condizioni: Umidità 10-11% WME, ΔT 28,6 K.

HB-2

• Metodo: Hot box EN ISO 8990
• Scala: Parete
• Spessore: 0,40 m
• Densità: 310 kg/m³
• Conducibilità termica (λ): 0,048 W/mK
• Condizioni: Umidità 13% WME, ΔT 23,9 K.

HB-3

• Metodo: Hot box EN ISO 8990
• Scala: Parete
• Spessore: 0,12 m
• Densità: 310 kg/m³
• Conducibilità termica (λ): 0,052 W/mK
• Condizioni: Umidità 11% WME, ΔT 18,1 K.

HP-1

• Metodo: Piastra calda EN 12667
• Scala: Provino
• Spessore: 0,08 m
• Densità: 307 kg/m³
• Conducibilità termica (λ): 0,0676 W/mK
• Condizioni: Condizionato a temperatura ambiente, Tm 10 °C.

HP-2

• Metodo: Piastra calda EN 12667
• Scala: Provino
• Spessore: 0,08 m
• Densità: 522 kg/m³
• Conducibilità termica (λ): 0,0791 W/mK
• Condizioni: Essiccato in stufa a 40 °C, Tm 10 °C.

I due domini si separano in modo netto. A scala di parete la conducibilità equivalente sta fra 0,044 e 0,052 W/mK. A scala di provino sta fra 0,068 e 0,079. La coppia più confrontabile, provino HP-1 e parete HB-1, ha la stessa densità, 307 contro 310 chilogrammi al metro cubo, e un rapporto fra le due conducibilità di circa 1,54.

Tre prove hot box, in date diverse, con due spessori, due livelli di umidità e tre salti termici, hanno dato risultati coerenti fra loro. Questo rende difficile spiegare la differenza con un artefatto di una singola prova. Il rapporto di 1,54 integra insieme scala, condizioni al contorno e stato igrometrico: non è il peso di una sola variabile, ed è specifico di questo sistema murario, non un coefficiente universale per la canapa e calce.

Un dato in più dice qualcosa sul ruolo dell’acqua. Fra HB-1 e HB-2, stessa parete, l’umidità del materiale passa dal 10 al 13 per cento e la conducibilità equivalente sale da 0,044 a 0,048: circa il 9 per cento per tre punti di umidità. Il sistema è sensibile allo stato igrometrico, e lo è in modo misurabile.

Che cosa succede dentro un muro che respira

La piastra calda è costruita per isolare un solo fenomeno, la conduzione: il provino è asciugato a massa costante e sigillato rispetto all’ambiente. L’hot box, per sua natura, fa il contrario: la parete è esposta all’aria da entrambi i lati, con scambi convettivi e radiativi realistici, sotto un gradiente di temperatura mantenuto per giorni.

In un materiale poroso e igroscopico sottoposto a un gradiente termico stabile, il gradiente di pressione di vapore spinge l’umidità dalla zona calda verso quella fredda. Questo trasporto porta con sé calore latente: evaporazione da una parte, condensazione dall’altra, in forma di vapore adsorbito nei pori e non di acqua liquida. Si aggiungono le eterogeneità reali della muratura: giunti, interfacce, percorsi diversi per calore e umidità. L’hot box misura il risultato netto di tutto questo, senza separarne i contributi. La piastra calda, per costruzione, non lo vede.

Che nella canapa e calce calore e umidità viaggino accoppiati è noto da tempo: lo hanno descritto la tesi di Arnaud Evrard a Lovanio nel 2008, le misure su parete di Moujalled e colleghi nel 2012, le simulazioni di Kaboré e colleghi nel 2024. Il lavoro non rimisura questi meccanismi: li usa, insieme alla letteratura consolidata, per interpretare una differenza fra le scale che è misurata, certificata e ripetuta.

Cinque domande da fare a ogni numero

Il contributo della ricerca non è un nuovo valore, è uno strumento di lettura. Ogni misura di prestazione termica di un materiale poroso igroscopico può essere collocata rispondendo a cinque domande indipendenti.

1. Scala

• Categoria A: Materiale, provino.
• Categoria B: Sistema, elemento edilizio.

2. Fisica

• Categoria A: Solo conduzione.
• Categoria B: Calore e umidità accoppiati.

3. Tipo di prova

• Categoria A: Piastra calda, termoflussimetro.
• Categoria B: Hot box, misura in opera.

4. Umidità

• Categoria A: Stabilizzata, controllata.
• Categoria B: Igroscopica, dinamica.

5. Tempo

• Categoria A: Stazionario stretto.
• Categoria B: Quasi stazionario integrato, dinamico.

Le misure a piastra calda cadono tutte in colonna A. Le misure hot box cadono tutte in colonna B. Letti così, i due gruppi di numeri non si contraddicono: descrivono regimi fisici diversi, ognuno valido nel proprio dominio.

Il quadro non mette in discussione nessuna norma. EN 12667 e EN ISO 8990 misurano bene ciò che sono progettate per misurare. Ciò che manca è il livello intermedio: una regola esplicita per dire, accanto a ogni valore, da quale scala, con quale fisica attiva, in quale stato igrometrico e in quale regime temporale è stato ottenuto. Lo strumento è trasferibile a qualunque materiale con comportamento igrotermico accoppiato: fibra di legno, paglia, terra cruda, isolanti vegetali.

Perché conviene saperlo

Per chi progetta, la conseguenza è immediata. Un muro di 40 centimetri in canapa e calce calcolato con la conducibilità da provino dà U di 0,164 W/m²K; misurato come parete dà 0,108. Lo stesso muro, due spessori di isolamento equivalenti diversi, due classi energetiche potenzialmente diverse. Per i materiali porosi igroscopici, quando le condizioni di prova sono rappresentative dell’uso, il dato misurato sull’elemento reale è il riferimento più accurato per la parete testata, e va dichiarato con metodo, scala e condizioni di prova.

Conducibilità del materiale, provino HP-1

• λ [W/mK] 0,0676
• R parete [m²K/W] 5,92
• U [W/m²K] 0,164

Misura diretta della parete, hot box HB-1

• λ [W/mK] 0,044
• R parete [m²K/W] 9,09
• U [W/m²K] 0,108

Per chi produce, la scelta della scala di caratterizzazione è una scelta di posizionamento. La prova hot box costa molto più di una piastra calda, ma produce un dato rappresentativo di ciò che si vende: una parete, non un campione.

Per chi scrive le norme, la proposta è una sola: rendere esplicita l’origine di scala dei valori dichiarati. Oggi un valore ottenuto su provino e uno ottenuto su parete entrano nella stessa procedura statistica e ne escono formalmente uguali. Per i materiali in cui la differenza fra le scale vale oltre il 50 per cento, come in questo caso, l’equivalenza formale nasconde una differenza fisica che il mercato e il progettista hanno diritto di conoscere.

C’è infine una ricaduta che riguarda direttamente il tema di Ecofuturo, la convenienza. Una quota del divario fra prestazione calcolata e consumo reale degli edifici in materiali biobased, che molti cantieri osservano, può avere qui una delle sue radici: il calcolo parte da un numero che descrive il materiale, l’edificio si comporta come un sistema. Misurare alla scala giusta non rende i muri migliori; rende i conti più onesti.

immagine articolo di Tecnocanapa®

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