Materiali per infissi: legno, ferro, PVC e alluminio, isolamento e durata a confronto

Il calore non passa allo stesso modo attraverso tutti i materiali

Quando si parla di quanto isola una finestra, la grandezza di riferimento è la trasmittanza termica U: il flusso di calore che passa, per metro quadrato di superficie, attraverso una struttura che separa due ambienti a temperatura diversa. Si misura in W/m²K, e più il numero è basso meglio la struttura isola. Per un serramento la trasmittanza complessiva si chiama Uw, ed è una media pesata tra la trasmittanza del telaio (Uf) e quella del vetro (Ug), con in più un piccolo contributo dovuto all’interazione tra telaio, vetro e distanziatore lungo il bordo della lastra.

Il motivo per cui legno, PVC, ferro e alluminio si comportano in modo così diverso in questo calcolo è la fisica di base dei materiali: ogni sostanza ha una conducibilità termica (λ) diversa, cioè trasporta il calore a una velocità diversa quando c’è una differenza di temperatura tra le due facce. È lo stesso principio che regola come l’energia termica entra ed esce da qualunque sistema fisico, dal telaio di una finestra all’atmosfera del pianeta raccontata nell’articolo sull’effetto serra: cambiano i materiali e le scale, ma il calore si muove sempre secondo le stesse leggi.

Legno: isola bene perché conduce poco calore

Il legno ha una conducibilità termica intrinsecamente bassa: circa 0,126 W/m·K per l’abete, 0,18 per la quercia, fino a 0,079 per il legno truciolato. Tradotto in trasmittanza del telaio, un profilo in legno tenero (pino, abete, larice) ha un Uf che parte da 2,0 W/m²K per uno spessore di 50 mm e scende a 1,8 W/m²K per profili da 70 mm; il legno duro (rovere, mogano) parte più in alto, da 2,4 W/m²K a 50 mm fino a 2,1 W/m²K a 70 mm. Altre stime tecniche collocano il legno in un intervallo più ampio, tra 1,5 e 2,6 W/m²K a seconda dello spessore del profilo.

PVC: camere d’aria interne e una filiera di riciclo che pochi si aspettano

Il PVC ha una conducibilità termica altrettanto bassa, tra 0,12 e 0,17 W/m·K. I profili moderni non sono un blocco pieno di materiale ma una struttura a due o tre camere interne, separate da setti che intrappolano aria ferma: questo abbassa ulteriormente la trasmittanza del telaio, che va da circa 2,8 W/m²K per un profilo a una sola camera fino a 2,0-2,2 per profili a due o tre camere, e può scendere fino a 1,2-1,7 W/m²K nei profili più spessi (58-80 mm).

Il PVC è spesso percepito come una plastica da smaltire, ma la sua filiera di riciclo è molto più strutturata di quanto sembri. Nel solo 2016, in ambito VinylPlus, sono state riciclate in Europa 568.696 tonnellate di PVC; di queste, 256.607 tonnellate — oltre il 45% del totale — arrivavano da profili di finestre e prodotti correlati, grazie a programmi come Recovinyl ed EPPA. Il vecchio telaio smontato non diventa uno scarto ma materia prima: una volta ripulito e ridotto in polvere fine, si può reimpastare con resina vergine per dare vita a un profilo completamente nuovo. Un progetto dedicato, l’Hybrid Project, monitora anche il riciclo dei profili compositi PVC-alluminio e PVC-legno.

Ferro e acciaio: tanta conducibilità, e una corrosione che si previene

Il ferro e l’acciaio conducono il calore molto più dei materiali precedenti — tra 50 e 73 W/m·K, contro lo 0,1-0,2 di legno e PVC — e un telaio metallico intero, senza alcuna interruzione, ha una trasmittanza Uf di circa 7,0 W/m²K: il valore più alto tra i materiali qui considerati.

Il problema più noto del ferro non è però l’isolamento ma la corrosione. L’ossidazione del ferro a contatto con aria e umidità — un fenomeno che dipende dalla presenza di acqua nell’ambiente, lo stesso elemento che circola di continuo tra atmosfera, superficie e suolo nel ciclo dell’acqua — si combatte con la zincatura a caldo, regolata dalla norma UNI EN ISO 1461. Il meccanismo è una protezione “sacrificale”: lo zinco si ossida al posto del ferro sottostante, perché ha tempi di ossidazione molto più lunghi del ferro nudo. La norma UNI EN ISO 14713-1 assegna a ogni classe di corrosività ambientale una perdita di spessore in micrometri all’anno; per un manufatto in acciaio di spessore superiore a 6 mm, in un ambiente di corrosività moderata (classe C3, tipica di contesti urbani o industriali non aggressivi), uno spessore di zinco di 40-121 µm e una perdita media annua di 1,4 µm danno una durabilità calcolata di circa 60 anni. La durata reale, però, cambia molto con l’ambiente: un contesto costiero, salino o industriale aggressivo consuma lo zinco molto più in fretta di quello preso come esempio.

Alluminio: il metallo che conduce di più, ma si può interrompere

L’alluminio è il materiale con la conducibilità termica più alta tra quelli considerati qui, 209 W/m·K — quasi tre volte quella del ferro. Un telaio in alluminio senza alcuna protezione ha di conseguenza una trasmittanza altissima, tra 5,2 e 7,0 W/m²K a seconda delle fonti tecniche.

Qui però emerge il dato più controintuitivo di tutti: nonostante l’alluminio conduca il calore quasi tre volte più del ferro, un telaio metallico intero in ferro e uno in alluminio senza taglio termico arrivano praticamente allo stesso Uf, intorno a 7,0 W/m²K. A decidere la dispersione di calore di un telaio metallico, insomma, non è tanto la conducibilità “di base” del metallo, quanto la presenza o l’assenza del taglio termico: un’interruzione in materiale plastico che spezza la continuità del profilo metallico e riduce drasticamente il ponte termico. Con il taglio termico, la trasmittanza dell’alluminio scende in un intervallo tra 2,2 e 3,9 W/m²K (le fonti tecniche non concordano sui limiti esatti: tra 2,2 e 3,8 secondo ENEA, tra 2,4 e 3,9 secondo ACCA) — un livello paragonabile a legno e PVC, ottenuto non cambiando il metallo ma interrompendolo.

L’alluminio ha anche un altro punto di forza, questa volta legato al fine vita: si può fondere e rilavorare senza perdere le sue proprietà meccaniche, quindi si ricicla, in linea di principio, all’infinito. Secondo i dati European Aluminium citati dal consorzio italiano CIAL, produrre una tonnellata di alluminio primario richiede circa 157.000 MJ di energia, contro gli 8.540 MJ necessari per una tonnellata di alluminio riciclato: un risparmio energetico di circa il 95%. Nel 2020, il riciclo di 47.400 tonnellate di imballaggi in alluminio, con un’efficienza di fusione dell’87%, ha evitato l’emissione di 355.000 tonnellate di CO₂ equivalenti. Questi dati riguardano nello specifico gli imballaggi, non i profili per infissi, ma il principio chimico di fondo — l’alluminio si rifonde senza degradarsi — vale per qualunque oggetto fatto di questo metallo.

Esempio pratico: l’ENEA stima che, a parità di vetro singolo, un infisso esistente con telaio metallico intero abbia una trasmittanza complessiva Uw di circa 6,0 W/m²K, mentre uno con telaio in legno si fermi intorno a 5,0 W/m²K: la differenza tra i due nasce proprio dal contributo del telaio, visto che il vetro è identico in entrambi i casi.

Il confronto in una tabella

Materiale	Conducibilità termica del materiale (λ, W/m·K)	Trasmittanza tipica del telaio (Uf, W/m²K)
Legno	0,08 – 0,18	1,5 – 2,6
PVC	0,12 – 0,17	1,2 – 2,8
Alluminio con taglio termico	209 (del metallo puro)	2,2 – 3,9
Alluminio senza taglio termico	209	5,2 – 7,0
Ferro/acciaio senza protezione termica	50 – 73	circa 7,0

I valori variano da fonte a fonte perché dipendono da spessore del profilo, essenza del legno e numero di camere del PVC: vanno letti come ordini di grandezza indicativi, non come cifre uniche e assolute.

Il materiale del telaio non decide tutto

Le stesse fonti tecniche che riportano questi valori segnalano un limite importante: il materiale del telaio, da solo, non stabilisce quanto isola una finestra finita. Contano molto anche la tecnologia del taglio termico (quanto è largo, di quale plastica è fatto) e il tipo di vetro — singolo, vetrocamera, con o senza gas inerti come argon o kripton nell’intercapedine. Un vetro camera 4-12-4 ha, ad esempio, una trasmittanza Ug di circa 2,8 W/m²K contro i 5,8 W/m²K di un vetro singolo: una differenza che può contare quanto, o più, del materiale del telaio scelto.

Esistono anche profili “misti”, che combinano due materiali nello stesso telaio — tipicamente alluminio e legno, per unire la resistenza agli agenti esterni del metallo alla capacità isolante del legno — con una trasmittanza del solo telaio (Uf) intorno a 1,7 W/m²K; un infisso completo con questo tipo di telaio e vetrocamera arriva invece a una trasmittanza complessiva (Uw) di circa 2,5 W/m²K.

La normativa: quando la trasmittanza diventa un obbligo di legge

In Italia la marcatura CE dei serramenti è obbligatoria dal 1° febbraio 2009 per tutti i produttori, indipendentemente dalla dimensione aziendale, in base alla norma di prodotto UNI EN 14351-1. Il D.Lgs 192/2005 (Allegato C), che recepiva la direttiva europea 2002/91/CE, fissava inoltre limiti massimi di trasmittanza Uw per le chiusure trasparenti comprensive di infissi, in vigore dal 1° gennaio 2009 e differenziati per zona climatica: dai 5,0 W/m²K ammessi in zona A (la più mite) fino ai 2,2 W/m²K richiesti in zona F (la più fredda). Il calcolo di questi valori segue le norme UNI EN ISO 10077-1 (metodo semplificato) e UNI EN ISO 10077-2 (calcolo agli elementi finiti, per i casi più complessi).

Guardare i numeri di conducibilità e trasmittanza aiuta anche a capire un principio più generale della scienza dei materiali: ogni sostanza risponde al calore in modo diverso perché la sua struttura interna — come sono disposti gli atomi, quanto sono libere le particelle di muoversi — decide quanto velocemente l’energia termica può attraversarla. È lo stesso principio, applicato a una scala completamente diversa, che spiega perché il cioccolato si scioglie a una temperatura precisa e non a un’altra: la composizione chimica di un materiale, non solo la sua forma, decide come reagisce al calore.