Costruzione in paglia portante: dimensioni, densità, lambda e fattore μ

La costruzione portante in paglia, abbinata ad un rivestimento in terra cruda all’interno e ad un rivestimento in calce all’esterno, costituisce un sistema costruttivo con specifiche proprietà termiche e igroscopiche. In questo articolo presentiamo le caratteristiche tecniche del nostro progetto realizzato con pareti in paglia prefabbricate e precompresse.

Caratteristico	Valore
Dimensioni di uno stivale	37 x 47 x 120 cm
Densità	da 90 a 120 kg/m³
Conduttività termica (λ)	da 0,045 a 0,050 W/(m·K)
Valore λ ritenuto per il calcolo	0,048 W/(m·K)
Fattore μ (resistenza alla diffusione del vapore)	Circa 2 a 3
Spessore della paglia nel muro	47cm
Resistenza termica della paglia (R)	Circa 9,79 mq K/W
Coefficiente di trasmissione termica (U) della parete	Circa 0,10 W/(m²·K)

Composizione del Muro

La parete esterna è composta da tre strati distinti, organizzati dall’interno verso l’esterno per fornire allo stesso tempo struttura, isolamento e regolazione igrometrica:

• Strato interno: da 4 a 6 cm di rivestimento in terra cruda. Questo materiale garantisce la regolazione naturale dell’umidità relativa e fornisce inerzia termica superficiale.
• Cuore del muro: 47 cm di paglia in balle. Tale spessore costituisce l’elemento portante e il corpo isolante principale.
• Strato esterno: 4-5 cm di intonaco di calce. Questo rivestimento minerale protegge la paglia dalle intemperie pur rimanendo permeabile al vapore acqueo.

Lo spessore totale del muro è di circa 56 cm.

Origine e caratteristiche degli stivali

Le balle di paglia utilizzate per questo progetto provengono da un ordine locale di un agricoltore della regione. Le loro dimensioni non derivano da un formato industriale standardizzato, ma corrispondono direttamente alla regolazione specifica della pressa utilizzata durante la raccolta.

• Dimensioni indicate: 37 cm di spessore, 47 cm di altezza e 120 cm di lunghezza.
• Densità: Tra 90 e 120 kg/m3.
• Implementazione: Le pareti sono state prefabbricate in officina. Per garantire la stabilità della struttura è stata applicata la tecnica della precompressione verticale.

Questa scelta di approvvigionamento locale illustra la capacità del settore della paglia di adattarsi ai vincoli tecnici di un progetto di costruzione pur mantenendo una logica di cortocircuito.

Contributo della Precompressione Strutturale

Una particolarità di questa realizzazione risiede nella precompressione applicata durante la fabbricazione dei pannelli a parete. Ciascuna parete, alta 2,40 m (corrispondente alla pila di 6 balle), è stata sottoposta ad un carico di compressione di 1.000 kg per metro lineare.

Questa precompressione presenta numerosi vantaggi tecnici:

• Limitazione dei cedimenti: La compressione iniziale riduce il rischio di successivi cedimenti differenziali, limitando così la comparsa di fessurazioni nei rivestimenti.
• Rigidità strutturale: Aumenta la coesione dell’insieme, permettendo alla parete di sopportare i carichi del telaio e garantendo la stabilità della struttura.
• Omogeneità: Garantisce una densità regolare della paglia su tutta l’altezza della parete, evitando zone meno dense che potrebbero creare ponti termici o debolezze meccaniche.

Prestazioni termiche e calcolo del coefficiente U

La prestazione termica della parete risulta direttamente dallo spessore della paglia e dalla sua densità.- Conducibilità termica (lambda): Per paglia con densità compresa tra 90 e 120 kg/m3, la conducibilità termica è generalmente compresa tra 0,045 e 0,050 W/(m.K). Per il calcolo utilizziamo un valore medio di lambda = 0,048 W/(m.K).

• Resistenza termica (R): Per uno spessore di paglia di 47 cm, la resistenza termica si calcola secondo la formula R = e/lambda:

  • R_paglia ~= 0,47 / 0,048 ~= 9,79 m2.K/W.
  • Sommando la resistenza dei rivestimenti (terra e calce), la resistenza totale della parete (R_totale) raggiunge circa 10,0 m2.K/W.

• Coefficiente di trasmissione termica (U): Il coefficiente U è l’inverso della resistenza totale (U = 1 / R_totale).

  • Calcolo: U = 1 / 10,0 = 0,10.
  • Risultato: U ~= 0,10 W/(m2.K).

Questo valore è significativamente inferiore a quanto richiesto dalle attuali normative termiche, sia in Svizzera che in Francia. Supera ampiamente i criteri del modello energetico cantonale (MuKEn) in Svizzera, che spesso raccomanda un U massimo di 0,20 W/(m2.K) per le nuove costruzioni, così come gli standard RE2020 in Francia (U massimo di 0,28 W/(m2.K) per le pareti). Questo livello di prestazione si avvicina ai criteri dello standard di costruzione passiva (generalmente fissato a U <= 0,15 W/(m2.K)).

Sfasamento termico e inerzia

Lo sfasamento termico rappresenta il tempo necessario affinché un’ondata di calore attraversi la parete. Si tratta di un dato stimato che dipende direttamente dallo spessore della parete, dalla densità dei materiali e dalla loro capacità termica volumetrica.

• Valore stimato: Per il nostro muro di paglia densa da 47 cm, completato dal rivestimento interno in terra cruda, lo sfasamento è stimato in circa 12-14 ore.
• Dipendenza dallo spessore: Lo sfasamento è proporzionale allo spessore dell’isolante. Quanto più spesso e denso è il muro, tanto più lungo è il tempo di percorrenza del calore. Con uno spessore standard di 35 cm, lo sfasamento sarebbe di circa 9-10 ore; l’aggiunta di ulteriori 12 cm nella nostra configurazione permette di raggiungere questo ciclo maggiore di 12 ore.
• Impatto concreto: Questo sfasamento permette di ritardare l’arrivo del caldo estivo all’interno fino alla fine della serata o della notte, quando è possibile rinfrescare l’edificio mediante ventilazione naturale, garantendo così il comfort estivo senza climatizzazione meccanica.

Permeabilità al vapore e comfort interno

Il disegno della parete rispetta il principio della traspirazione, ovvero la capacità dei materiali di consentire la diffusione del vapore acqueo.

• Fattore di resistenza alla diffusione del vapore (mu): La paglia ha un fattore mu basso (da 2 a 3 circa), simile a quello della terra cruda (da 3 a 5) e alla calce (da 5 a 8).
• Gestione dell’umidità: Questa omogeneità di proprietà consente al vapore acqueo prodotto all’interno dell’edificio di passare attraverso la parete e fuoriuscire verso l’esterno, senza incontrare una barriera sintetica al vapore che lo blocca.

Questa operazione permette di mantenere un’umidità interna stabile, generalmente tra il 40 e il 60%, che contribuisce al comfort degli occupanti e previene il rischio di condensa nel cuore della parete.

Durata e resistenza

La durabilità di un muro di paglia dipende dalla sua protezione contro l’umidità liquida. L’implementazione scelta include:

• Una base fuori dall’acqua per tenere la paglia lontana dai capillari in risalita e dagli spruzzi di pioggia.- Sbalzi del tetto sufficienti per proteggere le facciate.
• Rivestimento esterno in calce impermeabile all’acqua piovana ma permeabile al vapore.

Per quanto riguarda la resistenza al fuoco, l’elevata densità della paglia (90-120 kg/m3) e la presenza di rivestimenti minerali su entrambi i lati limitano la combustione. In caso di incendio, lo strato superficiale del rivestimento o lo strato esterno dello stivale brucia lentamente, formando uno strato carbonizzato che protegge l’anima dello stivale e mantiene la capacità portante della parete per un periodo di tempo significativo.

Conclusione

L’utilizzo di balle di paglia precompresse, di produzione locale e con 47 cm di isolamento, consente di raggiungere elevati livelli di prestazione termica (U ~= 0,10 W/(m2.K)) con uno sfasamento stimato in oltre 12 ore, garantendo al contempo la stabilità strutturale della struttura. Combinata con rivestimenti naturali (terra e calce), questa tecnica offre un sistema costruttivo coerente, controllando i flussi termici e igrometrici per un edificio sostenibile ed efficiente dal punto di vista energetico, soddisfacendo in anticipo i requisiti degli standard energetici svizzeri (MuKEn) ed europei.