La questione tra doppi e tripli vetri emerge in quasi tutte le conversazioni sulle specifiche degli edifici ad alta efficienza energetica, e la risposta è meno ovvia di quanto sembri. I tripli vetri hanno prestazioni termiche migliori rispetto ai doppi vetri: questo è assolutamente vero. Ma se queste prestazioni migliori giustifichino il costo più elevato, il peso maggiore e la trasmissione della luce leggermente ridotta dipende dal clima, dal tipo di edificio, dai carichi di riscaldamento e raffreddamento e dallo standard di prestazione energetica target perseguito. Per fare questa scelta giusta è necessario capire cosa significano effettivamente i numeri e cosa significano per il progetto specifico in questione.
Quanto isolato Vetro Unità di lavoro
Sia i doppi che i tripli vetri sono unità di vetro isolante (IGU): assemblaggi di due o più lastre di vetro separate da barre distanziatrici e sigillate per creare una o più cavità riempite di aria o gas. La cavità sigillata riduce sostanzialmente il trasferimento di calore rispetto a un vetro singolo perché l'aria o il gas fermo nella cavità ha una conduttività termica molto bassa e, quando la cavità è sufficientemente ampia, sopprime il trasferimento di calore convettivo tra i vetri interno ed esterno.
Un'unità a doppio vetro ha una cavità tra due lastre di vetro. Un'unità a triplo vetro ha due intercapedini e tre lastre di vetro. L'intercapedine aggiuntiva del triplo vetro fornisce una seconda barriera termica, motivo per cui la sua prestazione termica è superiore. Il miglioramento prestazionale dal doppio al triplo è reale e misurabile, ma segue rendimenti decrescenti: la prima cavità fornisce il maggiore miglioramento prestazionale rispetto al vetro singolo; la seconda cavità fornisce un miglioramento incrementale minore rispetto ai doppi vetri; un ipotetico quarto riquadro fornirebbe un vantaggio incrementale ancora più piccolo.
La metrica chiave delle prestazioni: valore U
Il valore U (scritto anche Ug per il valore del centro del vetro, o Uw per l'intera finestra compreso il telaio) misura il trasferimento di calore attraverso la vetratura in watt per metro quadrato per kelvin di differenza di temperatura (W/m²·K). Un valore U inferiore significa un migliore isolamento termico: meno calore fuoriesce attraverso il vetro per grado di differenza di temperatura tra interno ed esterno.
Come punto di riferimento, un singolo vetro trasparente ha un valore U al centro del vetro di circa 5,8 W/m²·K. Intervalli di prestazioni tipici per le unità di vetro isolante:
| Tipo di vetro | Valore U centrale tipico (W/m²·K) | Configurazione |
|---|---|---|
| Vetro singolo | 5.6–5.8 | Un solo riquadro, nessuna cavità |
| Doppi vetri standard (riempiti d'aria) | 2.7–3.0 | Due vetri, cavità riempita d'aria, nessun rivestimento Low-E |
| Doppi vetri con argon basso emissivo | 1.0–1.4 | Due vetri, riempiti di argon, con rivestimento Low-E |
| Triplo vetro (argon, uno Low-E) | 0,7–1,0 | Tre vetri, due cavità ad argon, uno o due rivestimenti Low-E |
| Tripli vetri premium (due argon/kripton a bassa emissività) | 0,5–0,7 | Tre vetri, cavità riempite di cripton, due rivestimenti Low-E |
Il miglioramento del valore U dai doppi vetri standard (2,8 W/m²·K) ai doppi vetri Low-E con argon (1,2 W/m²·K) è sostanzialmente maggiore dell’ulteriore miglioramento dai doppi vetri Low-E ai tripli (0,8 W/m²·K). Questo è il motivo principale per cui un’unità a doppio vetro adeguatamente specificata – con rivestimento Low-E e riempimento di argon – è la specifica giusta per una gamma molto più ampia di edifici e climi rispetto ai doppi vetri semplici, e perché l’ipotesi incrementale per i tripli vetri è più convincente nei climi più freddi e negli edifici ad alte prestazioni.
Prestazioni acustiche
L'isolamento termico e l'isolamento acustico sono proprietà correlate ma non identiche nelle IGU, e la relazione tra il tipo di vetratura e l'isolamento acustico è meno semplice del confronto delle prestazioni termiche.
Per i doppi e tripli vetri standard con vetri di uguale spessore, il terzo vetro nel triplo vetro aggiunge massa all'insieme, che generalmente migliora l'isolamento acustico alle frequenze medie e alte. Tuttavia, la cavità aggiuntiva crea anche una frequenza di risonanza aggiuntiva e, a frequenze vicine a questa risonanza, l'isolamento acustico può effettivamente essere inferiore per un'unità a triplo vetro rispetto a un'unità a doppio vetro con spessore totale del vetro equivalente.
Per ottenere le massime prestazioni acustiche, l'approccio più efficace in una IGU è quello di utilizzare vetri di diverso spessore (vetri asimmetrici) in configurazioni doppie o triple: le diverse frequenze di risonanza dei due spessori dei vetri impediscono il calo di coincidenza che si verifica quando entrambi i vetri risuonano alla stessa frequenza. Un'unità a doppio vetro da 6 mm 10 mm con argon e una cavità da 32 mm in genere supererà le prestazioni di un'unità a triplo vetro convenzionale da 4 mm 4 mm 4 mm in termini di isolamento acustico, nonostante abbia solo due vetri.
Per i progetti in cui le prestazioni acustiche sono un fattore primario (edifici vicino a strade, linee ferroviarie o aeroporti), la specifica del vetro acustico (vetro laminato con uno strato intermedio che smorza le vibrazioni) in una configurazione asimmetrica a doppio vetro è spesso più efficace per costo unitario rispetto al triplo vetro. I requisiti acustici e termici dovrebbero essere valutati separatamente e si dovrebbe determinare la migliore specifica per ciascuno, piuttosto che presumere che i tripli vetri forniscano automaticamente le migliori prestazioni combinate.
Peso e implicazioni strutturali
I tripli vetri sono notevolmente più pesanti dei doppi vetri a parità di dimensioni del vetro. Un triplo vetro standard con tre lastre da 4 mm e due intercapedini da 16 mm ha uno spessore totale di circa 44 mm ed un peso unitario di circa 30 kg/m² del solo vetro. Un vetrocamera equivalente con due lastre da 4 mm e una intercapedine da 16 mm ha uno spessore di circa 36 mm e un peso di circa 20 kg/m². Questa differenza di peso ha implicazioni pratiche:
I telai delle finestre e la ferramenta devono essere dimensionati per il peso maggiore delle unità con triplo vetro. L'hardware standard per doppi vetri - cerniere, maniglie, meccanismi di inclinazione e rotazione - in genere non è adeguato per unità a triplo vetro della stessa dimensione e deve essere specificato di conseguenza. Ciò si aggiunge al costo totale della finestra oltre il sovrapprezzo per il costo dell'unità di vetro.
I sistemi di vetrate strutturali e i sistemi di facciate continue devono tenere conto del carico proprio aggiuntivo. Nelle facciate continue di grattacieli in cui il peso accumulato del vetro grava sul sistema strutturale su molti piani, il peso aggiuntivo dei tripli vetri per unità può tradursi in implicazioni strutturali significative che richiedono una revisione ingegneristica.
Per le aperture vetrate molto grandi – comuni nell’architettura commerciale contemporanea – la movimentazione e l’installazione di pesanti unità a triplo vetro richiedono attrezzature e manodopera aggiuntive, aggiungendo costi di installazione oltre il premio del materiale.
Trasmissione della luce
Ogni lastra di vetro aggiuntiva riduce la trasmissione della luce di una quantità piccola ma misurabile. Una tipica lastra di vetro float trasparente trasmette circa l'88-90% della luce visibile. Ciascuna interfaccia vetro-aria (superficie di vetro) assorbe e riflette una piccola frazione della luce incidente. Un'unità a triplo vetro con tre lastre trasparenti ha una trasmissione della luce visibile inferiore di circa il 2–4% rispetto a un'unità a doppio vetro equivalente, a seconda dei tipi di rivestimento Low-E utilizzati. Negli edifici con ampie superfici vetrate in cui la luce diurna è un valore architettonico primario (ambienti commerciali, musei, edifici per uffici con progettazione dell'illuminazione naturale) questa riduzione può essere rilevante per l'intento progettuale. Per le finestre residenziali alle latitudini settentrionali, dove è desiderabile il massimo guadagno solare invernale, il ridotto coefficiente di guadagno di calore solare (SHGC) dei tripli vetri può ridurre leggermente il riscaldamento solare passivo, compensando in qualche modo il vantaggio di isolamento termico.
Quando il triplo vetro è la scelta giusta
I tripli vetri sono più chiaramente giustificati nei climi freddi (gradi-giorno di riscaldamento superiori a circa 3.000 HDD) dove il risparmio energetico per il riscaldamento durante la vita dell'edificio è sufficientemente ampio da recuperare il sovrapprezzo. I mercati nordici e del nord Europa (Scandinavia, Finlandia, Germania, Polonia settentrionale) hanno adottato i tripli vetri come standard per l’edilizia residenziale; per questo motivo, il contesto climatico e quello dei costi energetici fanno sì che l’economia funzioni.
Gli standard di casa passiva e di costruzione a consumo energetico netto richiedono spesso tripli vetri perché il valore U dell'intera finestra di 0,8 W/m²·K o migliore specificato da questi standard è molto difficile da ottenere con i doppi vetri, indipendentemente dall'ottimizzazione del rivestimento e del riempimento. Se l'edificio mira a ottenere una specifica certificazione di prestazione energetica che imponga un valore U delle finestre inferiore a 1,0 W/m²·K, i tripli vetri sono probabilmente la strada pratica per soddisfare lo standard.
Per gli edifici commerciali in climi temperati (gran parte dell'Europa occidentale, climi continentali moderati), i doppi vetri ad alte prestazioni con rivestimenti Low-E e riempimento di argon raggiungono prestazioni termiche (Ug ≈ 1,0–1,2 W/m²·K) che soddisfano la maggior parte dei codici energetici attuali e producono un buon ritorno economico. I tripli vetri in questi contesti sono talvolta richiesti per prestigio, differenziazione di marketing o per ottenere prestazioni a prova di futuro rispetto a codici sempre più rigorosi, ma il risparmio energetico marginale è modesto rispetto al sovrapprezzo agli attuali prezzi dell’energia.
Nei climi caldi (Medio Oriente, regioni tropicali), la preoccupazione principale è il guadagno di calore solare piuttosto che la perdita di calore invernale, e il coefficiente di guadagno di calore solare (SHGC) e la scelta appropriata del rivestimento Low-E contano più della differenza del valore U termico tra doppi e tripli vetri. In questi climi, i doppi vetri a controllo solare ad alte prestazioni rappresentano in genere l’investimento migliore rispetto ai tripli vetri, che forniscono un vantaggio aggiuntivo minimo per gli edifici dominati dal raffreddamento.
Domande frequenti
I tripli vetri forniscono sempre un migliore controllo della condensa rispetto ai doppi vetri?
Sì, quando fa freddo, ma l’entità del miglioramento dipende dalla temperatura della superficie interna del vetro. La condensa si forma sulle superfici di vetro quando la temperatura superficiale scende al di sotto del punto di rugiada dell'aria interna. I tripli vetri mantengono una temperatura della superficie interna del vetro più elevata rispetto ai doppi vetri a causa del suo valore U inferiore, il che significa che la superficie interna rimane al di sopra del punto di rugiada a temperature esterne più basse. Per gli edifici in climi molto freddi dove la condensa sulle finestre con doppi vetri è un problema pratico, in particolare in interni ad alta umidità come piscine, cucine commerciali ed edifici residenziali molto occupati, la temperatura superficiale interna più elevata dei tripli vetri fornisce una significativa riduzione della condensa. Nei climi moderati, dove la temperatura della superficie interna dei doppi vetri è già ben al di sopra dei tipici punti di rugiada interni, la differenza nelle prestazioni di condensazione non è praticamente significativa.
È possibile utilizzare doppi e tripli vetri sulla stessa facciata di un edificio?
Sì, e questo è comune nei progetti in cui diversi orientamenti o posizioni della facciata hanno requisiti prestazionali diversi. Le vetrate esposte a sud in un clima freddo beneficiano di un coefficiente di guadagno di calore solare più elevato per massimizzare il guadagno solare passivo, che può essere ottenuto più facilmente in una configurazione a doppio vetro con un rivestimento Low-E appropriato rispetto a un’unità a triplo vetro, dove il vetro aggiuntivo riduce l’SHGC. Le vetrate esposte a nord nello stesso edificio beneficiano maggiormente dell'isolamento termico dei tripli vetri senza alcuna penalizzazione del guadagno solare. Le specifiche miste all'interno di una singola facciata richiedono dettagli accurati per garantire che i diversi spessori delle unità siano compatibili con la profondità della battuta del vetro del sistema di intelaiatura e che l'uniformità visiva del colore e della riflettanza del vetro debba essere verificata: diverse configurazioni di rivestimento possono produrre differenze visibili di colore e riflettanza tra le unità che influiscono sull'aspetto della facciata.
Qual è il periodo di ammortamento per il passaggio da doppi a tripli vetri?
Il periodo di ammortamento dipende dal sovrapprezzo dei vetri tripli rispetto a quelli doppi, dal costo energetico locale, dai gradi di riscaldamento del luogo e dall'area delle finestre nell'edificio. Come linea guida generale nei climi nordeuropei con costi energetici di 0,15–0,20 €/kWh: il passaggio dai doppi vetri standard (Ug ≈ 2,8) ai tripli vetri (Ug ≈ 0,7) in una casa ben isolata con 30 m² di vetri potrebbe far risparmiare 300–500 kWh all’anno in energia di riscaldamento, per un valore di 45–100 € all’anno. Se il premio per il triplo rispetto al doppio vetro (inclusi telai e installazione) è di € 3.000–6.000 per la stessa casa, il periodo di rimborso semplice è di 30–60 anni, in genere più lungo della vita utile della finestra. L'aspetto economico migliora sostanzialmente se si confrontano i tripli vetri con i doppi vetri a basse prestazioni (senza Low-E, senza riempimento di gas) e quando l'edificio si trova in un clima più freddo con gradi giorno di riscaldamento più elevati e costi energetici più elevati. I doppi vetri Low-E ad alte prestazioni spesso rappresentano una soluzione economica migliore per la maggior parte dei progetti relativi ai climi temperati; i tripli vetri sono giustificati laddove lo standard edilizio lo richiede o dove il clima è sufficientemente freddo da spostare il ritorno dell'investimento in un intervallo accettabile.
