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Climi caldi e climi freddi: una casa in legno per tutte le temperature

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Le caratteristiche fisiche e le prestazioni che il legno è in grado di assicurare ne rendono l’impiego adatto a tutte le temperature, da quelle più fredde a quelle più calde. La casa prefabbricata in legno è nata e si è sviluppata a partire soprattutto dalle regioni dell’Europa settentrionale e continentale, grazie all’abbondanza, in questi luoghi, di tale materia prima. Negli ultimi decenni tuttavia, con l’approfondimento degli studi, lo sviluppo delle tecnologie e la verifica delle prestazioni, l’impiego del legno si è consolidato e diffuso in maniera esponenziale anche in quelle regioni e zone caratterizzate da condizioni climatiche più calde.
Tuttavia, se da un lato è vero che le case in legno sono adatte a tutte le zone climatiche, dall’altro è vero anche che esse, per essere efficienti, devono presentare caratteristiche e differenze in funzione appunto delle condizioni specifiche del luogo a cui sono destinate.
Quindi il legno e le case in legno si prestano a qualsiasi clima sì, ma con gli opportuni accorgimenti.

Stratigrafia e coibentazione

La corretta progettazione di una casa in legno prevede innanzitutto l’attuazione di tutti quegli accorgimenti e strategie finalizzati all’ottimizzazione degli scambi tra interno ed esterno, tra edificio ed ambiente. Questo avviene attraverso la precisa ed accurata definizione della tipologia di materiali e dei relativi spessori da impiegare per la realizzazione di tutti i tamponamenti esterni (pareti esterne e copertura): è infatti la progettazione personalizzata delle stratigrafie da porre in opera a consentire l’adattamento del comportamento dell’involucro edilizio allo specifico contesto climatico.
Occorre quindi valutare e scegliere con cura ed attenzione quali materiali utilizzare, in quali quantità (spessore) e come combinarli ed abbinarli tra loro per massimizzare le prestazioni complessive dell’edificio.

Ad esempio la scelta di sistemi costruttivi di tipo leggero o pesante, rispettivamente sistemi a telaio o sistemi di tipo X-Lam, consentono al progettista di intervenire direttamente sulle prestazioni termiche dell’involucro, agendo appunto sulla sua massa e relativa inerzia termica. Invece l’applicazione di materiali isolanti ad alta o bassa densità (ad esempio, rispettivamente, come la fibra di legno o come la lana di roccia) rende il pacchetto più adatto a resistere al caldo o al freddo (per maggiori approfondimenti su questo tema vedi anche il post Una casa in legno per proteggerci dal caldo estivo).

Forma ed esposizione

Oltre che dalle scelte relative alle tecnologie ed ai materiali impiegati, la capacità di una casa in legno di adattarsi al contesto climatico in cui è realizzata, dipende anche dalla sua architettura.
In particolare sono le scelte relative alla forma, alla distribuzione, alla disposizione ed alla dimensione delle aperture e delle superfici vetrate, all’orientamento, a costituire un altro importante fattore in grado di influire in maniera pesante sulle prestazioni globali dell’edificio.

Ad esempio case in legno dalle forme compatte e raccolte consentono di massimizzare il risparmio di energia attraverso la minimizzazione delle superfici disperdenti, mentre forme più complesse o distribuite secondo assetti planimetrici più articolati, aumentano la superficie dell’involucro e, quindi, anche la superficie disperdente.

La disposizione, la dimensione e la collocazione delle aperture o delle superfici vetrate consentono invece di regolare la quantità di radiazione solare (e quindi di calore) in entrata: in zone a clima freddo le aperture dovranno essere orientate in modo da catturare la massima luce, mentre al caldo esse dovranno essere dotate di sistemi di protezione ed ombreggiamento atte ad evitare il surriscaldamento dell’ambiente interno. Nelle zone calde la corretta distribuzione delle aperture influisce anche sulla ventilazione interna e, quindi sul raffrescamento naturale.

Infine, è importante ricordare sempre, che le prestazione di una casa prefabbricata in legno dipendono sì dalle scelte tecniche e progettuali effettuate, ma anche (e soprattutto!) dalla qualità della sua realizzazione: è quindi fondamentale rivolgersi ed affidarsi sempre ad aziende certificate e che operano con cura e maestria secondo i criteri della sostenibilità, come la Albertani Corporates s.p.a.

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Il design contemporaneo delle case in legno sulla neve

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L’ondata di freddo eccezionale che in questi giorni ha colpito l’Italia ci ha spinto a voler riflettere e fissare qualche punto sul tema casa in legno e neve.

La neve, la soffice coltre bianca e silenziosa in grado di rendere magico ogni paesaggio e di farci tornare tutti un po’ bambini, da sempre costituisce un elemento con cui l’uomo e le sue esigenze abitative hanno dovuto confrontarsi, specialmente nei contesti geografico – territoriali caratterizzati da maggiori latitudini e da elevate altitudini. L’architettura tradizionale di questi luoghi da sempre testimonia lo stretto connubio che sussiste tra la presenza di climi molto freddi e rigidi e l’impiego del legno per la realizzazione delle abitazioni.

Perchè il legno?

Le motivazioni che rendono così stretto e duraturo il rapporto tra clima freddo e case in legno è dovuto sia a questioni pratiche, vale a dire la grande disponibilità e reperibilità di tale materiale in questi contesti, sia alle ottime prestazioni che esso è in grado di assicurare dal punto di vista dell’isolamento termico e della resistenza. L’impiego del legno infatti ha da sempre consentito la realizzazione di ambienti domestici caldi e confortevoli, in grado di mantenere il calore interno senza dissiparlo ed impedendo, nello stesso tempo, alle basse temperature esterne di penetrare.

L’utilizzo del legno unito agli accorgimenti tecnologico – costruttivi propri delle tradizioni locali garantisce inoltre ambienti asciutti, privi di umidità e sicuri, come i basamenti in pietra tipici delle baite alpine di alta quota o l’elevata pendenza delle falde atta ad impedire l’accumulo di neve.

Qualche esempio

L’impiego del legno e dei materiali locali e l’applicazione di quegli accorgimenti che, nei secoli, hanno reso confortevoli ed efficienti le case in legno in contesti climatici freddi, non costituiscono tuttavia un limite alle scelte architettoniche ed estetiche, né vincolano progettista e committente alla mera ripetizione dell’esistente . Ad oggi sono infatti numerosi gli esempi di case in legno dal design contemporaneo: si tratta di edifici che nascono dallo studio e dall’approfondimento di quelli tradizionali, ma che nello stesso tempo li declinano in maniera nuova.

Peter Zumthor, Oberhus, Unterhus e Türmlihus, Leis (Svizzera). Si tratta di tre edifici residenziali gemelli situati a Leis, nel Canton Grigioni (Svizzera): i primi due, Oberhus (residenza dello stesso Zumthor e Signora) e Unterhus, risalgono al 2009, mentre Türmlihus è stato ultimato nel 2013. In queste tre realizzazioni l’architetto Pritzker Prize fa propri i materiali e le tradizioni costruttive locali, fondendoli ad un design dal sapore contemporaneo. Le tre abitazioni sono costruite interamente in legno di pino del luogo (sia all’interno che all’esterno), attraverso l’impiego di sistemi prefabbricati assemblati in loco e presentano grandi vetrate che da un lato massimizzano il rapporto con la natura e con il paesaggio circostante e dall’altro rendono i tre edifici dei veri e propri volumi luminosi sospesi. Tutte e tre le abitazioni sono distribuite su tre livelli per un totale di circa 140 mq di superficie ciascuna ed ospitano elementi di arredo e sistemi illuminanti che vantano la firma delle grandi celebrities del design internazionale: Citterio, Arne Jacobsen, Eero Saarinen, lo stesso Zumthor.

Reiulf Ramstad Arkitekter, Split View Mountain Lodge, Geilo (Norvegia). Si tratta di una casa unifamiliare per vacanza, situata in Norvegia nella Valle di Hallingdal, nota destinazione sciistica. L’edificio si configura come un volume composto che segue e si adatta alle forme naturali ed ai dislivelli del paesaggio. È rivestito interamente in legno, sia all’interno che all’esterno e, come per le tre case di Zumthor, presenta grandi vetrate che sanciscono la profonda continuità tra il paesaggio naturale e l’ambiente domestico.

Il progetto riprende le tecniche costruttive e le scelte materiche proprie della tradizione norvegese, pur attraverso scelte formali contemporanee e pur assicurando il rispetto del paesaggio e del contesto.

CON3STUDIO, Camelot, Cesana Torinese (Italia). Camelot è uno chalet contemporaneo immerso tra le montagne al confine tra Italia e Francia. È realizzato interamente in legno e vetro, con un basamento in cemento armato su cui poggia la struttura portante in legno lamellare prefabbricato. I tamponamenti esterni garantiscono livelli di isolamento termico elevatissimi: questo, unito all’impiego di fonti di energia rinnovabile e a sistemi impiantistici a basso consumo, garantiscono la quasi totale autonomia energetica.

EM2 Architekten, Casa di caccia Tamersc, San Vigilio di Marebbe (Italia). Questo piccolo intervento si inserisce all’interno del Parco Naturale Fanes – Sennes – Braies e sostituisce una vecchia casa di caccia risalente agli anni Cinquanta. Il progetto consiste in due edifici di diverse dimensioni, rispettivamente uno adibito ad abitazione ed uno a piccolo rifugio. Sono entrambi in legno e con copertura a due falde, per riprendere i principi architettonici della tradizione locale: anche in questo caso le due strutture presentano poche ma grandi aperture vetrate che enfatizzano il rapporto con la natura e con il paesaggio circostante.

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Case in legno che resistono al fuoco: realtà o fantasia?

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Nel corso di questa estate particolarmente calda siamo stati costantemente accompagnati dalle notizie riguardanti gli incendi ed i roghi che, giorno dopo giorno, stanno distruggendo ettari ed ettari del nostro bellissimo territorio, soprattutto nelle regioni del Centro – Sud. Spesso, laddove le case si trovano vicine al fronte incendiario e quindi quando il rischio per le persone diventa più elevato, si rende necessario il loro allontanamento dalle proprie abitazioni.

Ma cosa succede quando il fuoco colpisce una casa in legno? La risposta che il pensiero comune spingerebbe a dare è che il legno, utilizzato per accendere il camino in inverno e il barbecue in estate, è un materiale che brucia e che, di conseguenza, lo stesso avviene per un edificio con esso realizzato.

In realtà si tratta di un luogo comune da sfatare dal momento che, è stato dimostrato, la capacità di resistere al fuoco ed agli incendi è maggiore per gli edifici in legno piuttosto che per quelli realizzati in cemento armato o in acciaio. È davvero possibile? E come?

Prima di rispondere a queste domande occorre fare due piccole ma importanti precisazioni:

  1. Resistenza al fuoco non è sinonimo di ignifugo o di incombustibile: dire che il legno è resistente al fuoco non significa che non brucia, ma che brucia mantenendo comunque caratteristiche e prestazioni che garantiscono la sicurezza della struttura (e che vedremo tra poco);
  2. La resistenza al fuoco è una caratteristica che riguarda la struttura, non il singolo materiale che la compone, e che dipende da geometria, distribuzione dei carichi, esposizione, ecc. Per i materiali è più corretto parlare di reazione al fuoco e si valuta secondo classi da 0 a 5. I materiali incombustibili hanno classe 0, il legno ed i suoi derivati tra 3 e 4 in media.

Fissati questi due punti, torniamo agli edifici in legno e sulla loro migliore capacità di resistenza al fuoco, rispetto a quelli in cemento armato o in acciaio, e facciamo chiarezza su come questo sia possibile nonostante il legno sia un materiale che brucia!

La carbonatazione del legno

L’aspetto che, da questo punto di vista, fa la differenza è che, quando viene sottoposto al fuoco, il legno brucia sì, ma molto lentamente e mantenendo inalterate la propria struttura molecolare e le prestazioni. Occorrono tempi molto lunghi prima che le fiamme arrivino ad intaccare in maniera significativa l’anima del materiale: infatti quando la temperatura raggiunge i 240°C (si consideri che in caso di incendio di un edificio si superano i 400°C in pochi minuti!), si attiva il fenomeno detto carbonatazione del legno, che fa sì che lo strato di materiale più esterno protegga come un vero e proprio guscio la sezione più interna, quella resistente della struttura, impedendole di ridursi (se non in tempi molto lunghi) e, quindi, di compromettere la stabilità dell’edificio. La sezione carbonizzata presenta infatti una capacità conduttiva del calore estremamente bassa e costituisce quindi una sorta di barriera contro la penetrazione della combustione nel cuore della struttura.

Inoltre la porzione di materiale non carbonizzata, nonostante l’esposizione alle elevate temperature, mantiene appieno le caratteristiche di resistenza meccanica, proporzionalmente alle dimensioni della sezione integra: l’eventuale cedimento di un elemento in legno, può quindi avvenire solo ed esclusivamente nel caso in cui la sezione che rimane integra presenti dimensioni minori rispetto a quelle minime necessarie all’adempimento della funzione portante.

Quando collassa una struttura?

Il collasso a causa di incendi degli edifici in legno risulta di probabilità molto remota, dal momento che potrebbe avvenire, come già anticipato, solo a causa della progressiva (e lentissima) riduzione della sezione resistente e non per l’improvviso decadimento delle caratteristiche fisiche e meccaniche del materiale, come invece avviene per acciaio e calcestruzzo.

Per comprendere questa differenza basti pensare alle modalità del crollo delle due torri del World Trade Center di New York l’11 Settembre 2001: una struttura in acciaio, infatti, benché formalmente incombustibile, subisce la rapida perdita di stabilità quando viene sottoposta ad un rilevante aumento di temperatura. Dopo soli 5 minuti di esposizione al fuoco, l’acciaio raggiunge la temperatura critica di 500°C, che solitamente porta, nel giro di circa 10 minuti, al collasso della struttura.

Anche il calcestruzzo risulta classificato 0 dal punto di vista della reazione al fuoco dei materiali, quindi come incombustibile, tuttavia esso viene solitamente impiegato unitamente all’acciaio per realizzare strutture armate, per cui anche in questo caso esposizioni prolungate a temperature elevate possono costituire un rischio per la tenuta degli edifici.

La bassa conducibilità del legno

Infine, l’ulteriore aspetto che rende preferibile l’impiego del legno ad altri materiali dal punto di vista della resistenza al fuoco, è la sua bassa conducibilità termica: tale caratteristica consente in primo luogo di tutelare e proteggere le eventuali connessioni metalliche e le linee impiantistiche presenti all’interno della struttura e, in secondo luogo di circoscrivere l’area danneggiata dall’eventuale incendio.

Test condotti su pareti in legno sottoposte sul lato interno ad oltre due ore di fuoco con temperatura che ha raggiunto un picco di oltre 1000°C, hanno infatti dimostrato come, sul lato esterno, le condizioni fossero tutt’altro che estreme: temperatura di superficie compresa tra il 14 ed i 24°C e temperatura dell’aria di 11° C. Questo costituisce un aspetto non di poco conto se considerato dal punto di vista dell’intervento dei soccorsi.

Inoltre, dopo diverse ore di incendio, le pareti oggetto dei test non hanno perso le proprietà statiche e, alla fine, gli unici componenti da sostituire sono risultati essere il rivestimento interno in cartongesso e lo strato isolante.

Tutto ciò a conferma di come anche l’edilizia in legno, al di là dei pregiudizi, sia ben capace di garantire elevati livelli di sicurezza anche dal punto di vista del rischio di incendi.

 

Elena Ottavi

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X – Lam: il futuro dell’edilizia in legno

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Qualche settimana in questo articolo de “Il Sole 24 Ore” si poneva l’attenzione sulla “esplosione inattesa (nella sua entità e rapidità) dell’edilizia in legno nel nostro Paese, che in questi anni di grave crisi del settore costruzioni è riuscita non solo a crescere in controtendenza, guadagnando quote di mercato, ma anche ad affermarsi all’estero, sfruttando il riconoscimento e la forza del brand «made in Italy»”.

Come evidenziato dall’articolo, e come anche noi abbiamo spesso ribadito all’interno di questo blog, le ragioni della crescita di questo particolare settore sono numerose e vanno ricercate in primis nelle caratteristiche proprie del legno. Si tratta di un materiale naturale, isolante, traspirante, sostenibile, stabile, resistente a fuoco e sismi, versatile, riciclabile, che contribuisce al comfort ed alla salubrità degli ambienti interni.

E finalmente gli utenti, i committenti, i futuri abitanti delle case cominciano a prenderne coscienza e a preferire il legno ai tradizionali materiali da costruzione. Questo implica il ricorso ai sistemi costruttivi a secco, diversi tra loro e in grado di dare risposta alle singole esigenze progettuali ed esecutive. Sono principalmente tre: sistemi leggeri a telaio e sistemi massicci del tipo Blockhaus e X – Lam. È proprio quest’ultimo quello che attualmente sta registrando i risultati migliori, dal punto di vista delle quote di mercato raggiunte: ad oggi rappresenta circa il 45% delle nuove costruzioni (fonte “Il Sole 24 Ore”) e le prospettive per il futuro sono ottime.

Vediamolo un po’ più da vicino: in che cosa consiste e quali sono i principali vantaggi che il sistema costruttivo X – Lam porta con sé?

Che cos’è l’ X – Lam?

L’ X – Lam è un sistema costruttivo a secco di tipo massiccio, avente come materia prima dei pannelli lamellari prefabbricati, di spessore variabile e costituiti a loro volta da strati (tre al minimo e sempre in numero dispari) incrociati ed incollati (con colle a base naturale e prive di formaldeide o di altri componenti chimici nocivi per l’uomo), che permettono di raggiungere prestazioni elevate dal punto di vista di carichi e portata.

Vengono impiegati per la realizzazione di elementi portanti di superficie, cioè pareti, esterne ed interne, e solai, che arrivano in cantiere già dimensionati e sagomati, con le aperture di porte e finestre già predisposte. Il loro assemblaggio avviene ad incastro per mezzo di elementi di connessione metallici. I pannelli vengono posti in opera in maniera tale da definire strutture dal comportamento scatolare.

Le superfici esterne costituiscono il supporto su cui viene fissato lo strato di isolamento a cappotto, dallo spessore variabile a seconda delle esigenze e dei requisiti richiesti.

Il rivestimento esterno è a scelta del committente o del progettista: può essere in intonaco, pietra, legno o altro. Quello interno invece, solitamente si ottiene attraverso la giustapposizione al pannello X – Lam di un primo strato in cemento – legno (al cui interno trova spazio il passaggio delle linee impiantistiche) e da un secondo di finitura in cartongesso.

I vantaggi

Oltre ai vantaggi che derivano dalle caratteristiche intrinseche del legno, l’impiego della tecnologia X – Lam consente innanzitutto di raggiungere prestazioni elevatissime dal punto di vista statico e della resistenza pur realizzando strutture notevolmente più leggere rispetto a quelle ottenute attraverso sistemi tradizionali. Questo aspetto costituisce un incentivo rilevante per l’utilizzo dell’X – Lam, soprattutto per quanto riguarda gli interventi di ampliamento o sopraelevazione di edifici esistenti, quando si opera in contesti particolarmente delicati, come ad esempio i centri storici, quando si costruiscono complessi multipiano di grandi dimensioni.

Vanno aggiunti i vantaggi derivanti dalla prefabbricazione, che permette in primis di ridurre di circa il 40% la durata del cantiere oltre a garantire a priori la progettazione accurata di tutti i nodi, i dettagli ed i punti critici dell’edificio.

Inoltre l’isolamento a cappotto contribuisce a massimizzare le prestazioni dell’abitazione che sarà dal punto di vista dell’efficienza e garantisce l’assenza di ponti termici. Contribuisce anche all’aumento della massa del tamponamento e, quindi, all’aumento della sua resistenza termica: questo rende i sistemi X – Lam particolarmente adatti ad essere impiegati anche per la realizzazione di case in legno in zone dal clima caldo.

Elena Ottavi

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Una casa in legno per proteggerci dal caldo estivo

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Quello della casa in legno è un modello architettonico e tecnologico che è nato e si è sviluppato nelle regioni del Centro e Nord Europa, allo scopo di proteggere gli ambienti domestici interni da temperature invernali molto basse. E anche nel periodo estivo a certe latitudini ed altitudini, nonostante condizioni generalmente più miti, il clima si mantiene sempre piuttosto fresco. Diversamente da quanto invece avviene dalle nostre parti: in Italia infatti il clima presenta caratteristiche più mediterranee che ci costringono, specialmente nelle regioni del Centro – Sud, ad estati molto lunghe e molto calde, con picchi elevatissimi di temperatura, umidità ed afa.

Questa diversità da sempre alimenta diffidenza e scetticismo nei confronti della capacità delle case in legno di rispondere in maniera ottimale anche alle esigenze termiche determinate da quelle condizioni climatiche che contraddistinguono la maggior parte del nostro territorio. In particolare spesso si tende ad associare il materiale legno e le tecnologie costruttive che lo riguardano ad ambienti che si mantengono caldi e confortevoli durante l’inverno, sottovalutandone le prestazioni dal punto di vista dell’isolamento dal caldo nel periodo estivo. Ovviamente si tratta di una falsa credenza, dal momento che l’impiego del legno ben si adatta a qualsiasi tipologia di clima: la condizione imprescindibile è la corretta conoscenza del contesto in cui si opera, unita ad una progettazione mirata e personalizzata in funzione delle esigenze e dei fattori che entrano in gioco. Una casa in legno in Trentino Alto Adige ed una in Puglia possono essere parimenti performanti rispetto al territorio ed al clima con cui interagiscono, ma dovranno necessariamente presentare caratteristiche ed accorgimenti specifici e differenti, che vanno da quelli di natura architettonica e distributiva (orientamento, aperture, sistemi di protezione dal sole, ecc.) alle scelte relative alla stratigrafia dei tamponamenti.

Il primo aspetto da tenere in considerazione per realizzare una casa in legno che garantisca ottime prestazioni anche a climi mediterranei è quello di progettarla con un involucro edilizio dotato di massa tale da determinare lo sfasamento termico necessario a rallentare o bloccare la penetrazione all’interno del calore esterno. È il concetto che, seppure in maniera empirica, veniva applicato negli edifici tradizionali, basti pensare ai Trulli, ai Sassi o alle antiche chiese, ambienti caratterizzati da temperature interne costantemente fresche e piacevoli nonostante il caldo all’esterno. Dal punto di vista tecnico – scientifico lo sfasamento termico consiste nel tempo che l’onda termica generata dalla radiazione solare impiega per penetrare all’interno. Si misura in ore, per cui quando si parla di sfasamento di 3, 4, 5 ore o più, significa che il calore raggiungerà l’interno dopo 3, 4, 5 ore di esposizione. Durante la notte i tamponamenti e gli ambienti interni (adeguatamente ventilati) tornano a cedere l’energia accumulata. Ne consegue che se un edificio presenta un involucro edilizio dotato di elevata inerzia termica (“capacità di un materiale o di una struttura di variare più o meno lentamente la propria temperatura come risposta a variazioni di temperatura esterna o ad una sorgente di calore/raffreddamento interno”, fonte Wikipedia) e in grado di assicurare un sfasamento piuttosto lungo (i Trulli hanno sfasamento maggiore di 10 ore!), il calore raggiungerà l’interno quando sarà già possibile raffrescarlo attraverso il ricambio di aria.

L’applicazione di questo principio, proprio delle architetture tradizionali, alle case prefabbricate in legno passa innanzitutto attraverso la necessità di aumentare la massa dell’involucro, ad esempio preferendo adottare sistemi costruttivi che prevedono soluzioni più massicce, con pareti piene alternate a strati di isolante, capaci di migliorare lo sfasamento termico. È ciò che avviene con la tecnologia X-lam.

La soluzione alternativa è invece quella che interviene sulla tipologia dell’isolante: infatti la scelta di materiali isolanti ad alta densità, come la fibra di legno, influisce notevolmente sulle prestazioni del tamponamento esterno rispetto alle sollecitazioni di natura termica. Invece la tradizionale lana di roccia, spesso utilizzata per le abitazioni in legno costruite in climi freddi, è un isolante di tipo leggero ottimo per proteggere gli ambienti interni dalle basse temperature ma poco performante con quelle alte.

Alle prestazioni ed alle caratteristiche dei singoli materiali, si aggiunge un ulteriore aspetto fondamentale proprio dei sistemi costruttivi in legno, caratterizzati, per loro natura (e se eseguiti a regola d’arte) dall’assenza di ponti termici.

Pertanto la buona progettazione unita all’accurata e precisa esecuzione delle lavorazioni, costituiscono i principali fattori che incidono sulle prestazioni di un’abitazione in legno.

Elena Ottavi

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