Ottimizzazione precisa del posizionamento termico tramite test termografico mirato su muri a vista in pietra storica: dalla diagnosi al rilievo termico avanzato

Introduzione: la sfida del monitoraggio termico non invasivo nel patrimonio murario in pietra

Nel contesto del restauro conservativo del patrimonio edilizio italiano, il posizionamento termico esterno rappresenta uno strumento critico per individuare infiltrazioni d’aria e degradazione termica in muri a vista in pietra, materiali tradizionali caratterizzati da elevata capacità termica, conducibilità variabile e ritardo termico significativo. La complessità risiede nel distinguere anomalie strutturali da variazioni ambientali superficiali, richiedendo metodologie di diagnosi non solo sensibili ma anche rigorose dal punto di vista fisico-tecnico. Il test termografico mirato emerge come tecnica fondamentale, capace di mappare differenze di temperatura con risoluzione sub-centimetrica, ma va applicato con precisione metodologica per evitare falsi positivi e garantire interventi mirati e duraturi.

La sfida principale, come delineato nel Tier 2 “Principi tecnici del test termografico mirato”, è la corretta interpretazione delle anomalie termiche in contesti con elevata massa termica, dove la dinamica del calore si sviluppa su scale temporali lunghe, rendendo necessaria l’adozione di soglie diagnostiche calibrate su dati storici e climatici locali.

Fondamenti fisici del comportamento termico dei muri a vista in pietra

I muri in pietra tradizionale presentano una conducibilità termica tipicamente compresa tra 0,8 e 2,5 W/mK, con capacità termica specifica che varia tra 800 e 1800 J/m²K·K, e un ritardo termico che può superare le 6 ore in muri spessi. Queste caratteristiche determinano un ritardo significativo nella risposta termica rispetto ai materiali moderni, influenzando direttamente la definizione del coefficiente di trasmittanza termica U, calcolabile come U = ΔT/Q, dove ΔT è la differenza di temperatura tra superficie interna ed esterna e Q la potenza termica trasmessa.
> **Formula chiave:**
> \[
> Q = U \cdot \Delta T
> \]
> La valutazione accurata di U richiede misure in condizioni esterne stabili: differenza di temperatura esterna ≥ 8 °C, assenza di irraggiamento diretto e vento < 3 m/s, per minimizzare i gradienti superficiali spuri.

Differenziazione tra ponti termici strutturali e continui in murature storiche

Nei sistemi murari in pietra antica, i ponti termici strutturali si manifestano attraverso giunti non isolati, connessioni metalliche o differenze di spessore, che generano perdite di calore localizzate con differenze termiche superficiali anche > 3 °C. Al contrario, i ponti termici continui, tipici in costruzioni moderne o ristrutturate con cappotti, producono anomalie più distribuite e meno intense, riconoscibili tramite analisi termografica multiscan.
La tipologia di pietra – calcare, arenaria, marmo – modula ulteriormente il comportamento: pietre porose assorbono umidità capillare, aumentando la conducibilità e accentuando segnali termici anomali, soprattutto in ambienti umidi.
> **Metodo di identificazione:**
> – Analisi termica in 3 fasi con acquisizioni a intervalli di 5 min per stabilire profili stabili
> – Correlazione con dati igrometrici interni per escludere falsi positivi
> – Mappatura dei materiali di giunzione e loro integrità strutturale

Metodologia operativa del test termografico mirato: passo dopo passo

«La termografia applicata a muri in pietra richiede non solo strumentazione avanzata, ma una rigorosa pianificazione operativa per evitare interpretazioni errate. Ogni scansione deve essere condotta con attenzione alla geometria, alla condizione superficiale e alle variabili climatiche.»

1. Fase 1: Preparazione del sito e definizione del piano di acquisizione
   Escludere aperture, infissi e zone con vegetazione attiva. Effettuare una pulizia non invasiva con spazzole morbide e assorbenti per rimuovere fuliggine, sali e umidità capillare superficiali, evitando alterazioni della patina originale. Identificare le zone critiche tramite ispezione visiva o termica preliminare, escludendo aree con danni strutturali evidenti o finiture alterate.
   • Verificare la stabilità meteorologica: differenza ΔT ≥ 8 °C, umidità relativa < 70%, assenza di vento diretto (>3 m/s)
   • Definire una griglia di acquisizione con distanza ottimale 2–5 m, angolo perpendicolare alla superficie, frame rate ≥ 10 Hz per catturare dinamiche termiche lente
2. Fase 2: Acquisizione termografica in condizioni controllate
   Utilizzare termocamere con risoluzione ≥ 0,03 °C, con emissione corretta (ε ≈ 0,95–0,98 per pietre naturali). Effettuare l’acquisizione in più serie (almeno 3 scans a intervalli di 5 min) per ridurre rumore termico e variazioni transitorie. Registrare dati ambientali (temperatura esterna, umidità, vento) per correlazioni successive.

   Parametro	Valore tipico	Unità
   Emissività (ε)	0,95–0,98	ad es. pietra calcarea
   Risoluzione termica	≥ 0,03 °C	garantisce rilevazione di gradienti sottili
   Frequenza di campionamento	≥ 10 Hz	minimizza effetti dinamici superficiali

3. Fase 3: Analisi comparativa con modelli termici 2D
   Sovrapporre mappe termiche acquisite a modelli tridimensionali (es. TRNSYS, EnergyPlus) per validare anomalie rilevate. Confrontare flussi termici simulati con dati misurati, focalizzandosi su zone con differenze > 1,5 °C che indicano perdite significative.

   Questa integrazione consente di discriminare tra infiltrazioni vere e variazioni superficiali legate a ombreggiamenti o irregolarità geometriche.

4. Fase 4: Diagnosi avanzata con approccio integrato
   Correlare mappe termiche con misure di flusso d’aria (pinvometro calibrato) per quantificare perdite quantitative (W/m²). Integrare dati igrometrici interni (umidità relativa < 60% in ambienti interni) per valutare impatto dell’umidità sulla conducibilità apparente. Utilizzare algoritmi di machine learning, addestrati su edifici storici italiani (es. palazzi fiorentini, chiese medievale), per riconoscere pattern ricorrenti di infiltrazione, migliorando la precisione diagnostica.
   1. Analisi A: confronto termico-flux (mappa vs simulazione)
   2. Analisi B: misure di picco flusso per validazione quantitativa
   3. Analisi C: ML per pattern storici di infiltrazione (es. ponti termici a capitelli, giunture fragili)