I vantaggi di tetti e rivestimenti in metallo

I tetti in metallo, riconosciuti come componenti sostenibili e durevoli, sono utilizzati in varie applicazioni.

Le prestazioni dei pannelli del gruppo dipendono dal substrato metallico, dallo strato metallico e dal rivestimento esterno. Questi sono fondamentali per la resistenza alle intemperie e alla corrosione del pannello, per la conservazione del colore e per la durevolezza complessiva.

Rifiniti con un sistema di rivestimento adeguato, i tetti in metallo "freddo" possono anche contribuire a ridurre l’impronta di carbonio, il consumo energetico e i carichi di raffreddamento/riscaldamento di un edificio. Oltre a offrire benefici diretti ai proprietari e agli occupanti degli edifici, questi tetti contribuiscono anche a fornire benefici alla comunità circostante mitigando l’effetto dell’isola di calore urbana.

Substrati per tetti in metallo

I tetti in metallo possono durare più a lungo della maggior parte dei prodotti per tetti non metallici. I loro materiali contengono contenuto riciclato e sono riciclabili al 100% alla fine della loro vita utile. I tetti in metallo possono essere progettati per resistere a condizioni meteorologiche estreme e sono più resistenti al fuoco rispetto ad altri materiali per tetti come legno o asfalto. Un tetto in metallo può pesare un ottavo rispetto ad altri prodotti per tetti, collocando un carico più leggero sulla struttura e sulle fondamenta e prolungando la durata dell’intero edificio. Il sistema leggero li rende anche più facili da trasportare e installare, consentendo di risparmiare ulteriormente tempo e costi finanziari e ambientali.

L'acciaio e l'alluminio sono entrambi utilizzati nella produzione di tetti in metallo e il primo è il più comune. In termini di peso, libbra per libbra, l’acciaio è una copertura in metallo economica. La resistenza e la durata dell’acciaio per tutta la sua durata di servizio, così come il costo del ciclo di vita, lo rendono un investimento interessante. L'acciaio e l'alluminio sono tra i materiali più riciclati al mondo, con oltre il 50% della fornitura di acciaio negli Stati Uniti e il 40% della fornitura di alluminio in Nord America prodotta attraverso fonti riciclate¹.

Questi rivestimenti discussi sono applicati in fabbrica dal produttore originale delle attrezzature (OEM). PVDF e SMP sono i rivestimenti più comuni per la copertura dei tetti in metallo del settore.

I pigmenti di finitura producono il colore della vernice. Oltre ad aiutare a fornire l’estetica di un’applicazione, il pigmento fornisce anche opacità assorbendo o riflettendo la luce. Questo contribuisce a garantire una maggiore durata del rivestimento. I pigmenti utilizzati influiranno anche sulla resistenza del sistema di rivestimento allo sbiadimento. I pigmenti organici hanno un aspetto luminoso, ma una bassa resistenza allo sbiadimento. I pigmenti inorganici, o ceramici, sono meno luminosi e più colorati, ma hanno un’elevata resistenza allo sbiadimento.

Il solvente utilizzato nei rivestimenti esterni serve principalmente come diluente per mantenere e controllare la viscosità della vernice per una facile applicazione. Quando il solvente si dissolve, disperde le resine solide per aiutare la vernice a fondersi. Durante il processo di polimerizzazione di un rivestimento metallico del tetto, i solventi vengono catturati e inceneriti in modo sicuro, lasciando il pigmento e le resine sul substrato.

“Additivi” è un termine generico che comprende agenti aggiuntivi che possono essere formulati in vernice per migliorarne le prestazioni. Alcuni additivi possono essere utilizzati per controllare schiuma, flusso e livellamento della vernice durante l'applicazione. I modificatori di viscosità vengono utilizzati per migliorare la sedimentazione e i catalizzatori vengono aggiunti per accelerare una reazione chimica.

Aspettative di prestazioni

Quando si sceglie un rivestimento esterno per un sistema a tetto in metallo, è importante sapere come reagisce ai fattori potenzialmente distruttivi degli esterni. Un rinomato fornitore di rivestimenti offrirà garanzie su tutti i suoi prodotti, nonché specifiche di formato in tre parti CSI per garantire prestazioni ottimali.

Le specifiche dei produttori di rivestimenti faranno riferimento ai protocolli di test ASTM per valutare qualità quali:

• lucentezza speculare;
  
• consistenza del colore;
  
• adesione;
  
• durezza e spessore della pellicola;
• flessibilità; 
• resistenza all’acqua;
• resistenza all’abrasione;
• resistenza chimica;
• nebulizzazione salina e resistenza alla corrosione; e
• sfarinamento.

Ad esempio, lo sfarinamento si verifica quando il sistema di resina sulla superficie della finitura della vernice inizia a degradarsi. Ciò è in gran parte causato dall’esposizione ai raggi UV. Quando il sistema di resina si rompe, le particelle di resina assumono un aspetto bianco e le particelle di pigmento incorporate perdono la loro adesione alla pellicola. Con questa rottura dell’adesione, le particelle iniziano a fuoriuscire dalla superficie della pellicola, chiamata sfarinamento.

La dissolvenza è causata da sostanze presenti nell’ambiente che attaccano il pigmento nella vernice. Ciò porta a un cambiamento del colore della vernice stessa. Il test chimico spot determina la resistenza di una pellicola a condizioni altamente acide o corrosive. Un acido o una base concentrati vengono fatti cadere sulla pellicola e coperti con un vetro da orologio. Dopo un periodo prestabilito, il pannello viene pulito ed esaminato per verificare la presenza di danni o scolorimento. Le resine FEVE sono particolarmente resistenti alle condizioni corrosive, e la loro qualità inerte significa che non cambieranno durante un test chimico spot.

Oltre ai protocolli di test ASTM e alle specifiche dei produttori di rivestimenti, sono disponibili standard e linee guida da associazioni di settore, agenzie governative e vari produttori di tetti in metallo per informare i responsabili delle decisioni sulle loro scelte di rivestimenti e su come dovrebbero funzionare i rivestimenti esterni quando esposti a varie condizioni climatiche nel tempo.

Quando si testa il modo in cui il colore di un rivestimento cambia in base alla sua esposizione, i campioni vengono fusi su un primer pre-rivestito. La strumentazione dei colori viene quindi utilizzata per misurare il colore di un lotto di vernice rispetto allo standard, in tre scale:

• da chiaro a scuro (o da bianco a nero);
• dal rosso al verde; e
• dal giallo al blu.

Qualsiasi rivestimento colorato può essere segnato da un numero in base a dove si posiziona su ciascuna di queste scale.

Le garanzie di molti produttori di rivestimenti citano Delta E sulla loro vernice, che si riferisce al cambiamento del colore da quando si è asciugato alla sua attuale durata di esposizione. Delta E quantifica la differenza tra due colori, come il riferimento non esposto e il colore dopo l’esposizione. Un Delta E di 1,0 è comunemente la differenza di colore più piccola che l’occhio umano può vedere. La combinazione di effetti di sole, calore e umidità influisce sul cambiamento di colore in Delta E e danneggia il rivestimento del tetto molto più rapidamente di qualsiasi altro fattore.

Considerazioni ambientali

Il principale problema ambientale dei rivestimenti coil liquidi è rappresentato dai solventi utilizzati. Alcuni di questi solventi sono considerati composti organici volatili (VOC), che sono stati associati alla deplezione di ozono quando rilasciati direttamente nell’atmosfera. Quando i rivestimenti coil vengono applicati da impianti di finitura responsabili, i VOC vengono catturati e inceneriti in modo sicuro prima che il materiale verniciato lasci la fabbrica. In alcuni casi, il calore dell’incenerimento viene successivamente riutilizzato per riscaldare parti differenti del processo di rivestimento.

Anche la scelta del rivestimento per i tetti metallici può avere vantaggi ambientali positivi. Fino a poco tempo fa, il tetto era uno dei componenti meno efficienti dal punto di vista energetico dell’involucro dell’edificio. Grazie all’opportunità di innovazione, opzioni come i tetti in metallo "cool" sono ormai all’avanguardia nella progettazione di edifici commerciali.

Un “cool roof” è quello che riflette il calore emesso dal sole nell’atmosfera, mantenendo la temperatura del tetto più bassa, riducendo così la quantità di calore trasferita nello spazio sottostante dell’edificio. I requisiti per i cool roofs sono indicati nei codici energetici nazionali e locali, nelle iniziative per gli edifici ecologici e nei programmi di riduzione dell'energia, in quanto un tetto freddo riduce l'uso dell'aria condizionata e le bollette delle utenze. Inoltre, attenua l’effetto dell’isola di calore urbana, dove il tetto e le superfici di pavimentazione trattengono il calore, che a sua volta contribuisce a elevare le temperature, aumentare le emissioni di gas a effetto serra (GHG) e le disfunzioni climatiche locali. I cool roofs riducono al minimo questi effetti negativi, aumentando il comfort degli occupanti e riducendo il verificarsi di problemi di salute associati a scarsa qualità delARIA e smog.

Ci sono due proprietà chiave importanti per la temperatura che un tetto raggiungerà alla luce diretta del sole:

• riflettanza solare (SR): la quantità di energia solare immediatamente riflessa da una superficie; e
• emittanza termica (TE): la quantità di energia termica che una superficie può riemettere sotto forma di energia a infrarossi (IR) nell’atmosfera.


Un tetto fresco con SR alto e TE alto avrà una temperatura superficiale inferiore rispetto a quella di un tetto con SR basso e TE basso. Una temperatura superficiale più bassa si traduce in un minore guadagno di calore nella struttura sottostante, con il risultato di un edificio più fresco, il che significa minore consumo di energia e minori bollette energetiche.

La ricerca dell’Oak Ridge National Laboratory’s (ORNL) Buildings Technology Centre mostra che la copertura in metallo trattiene meglio l’SR nel tempo rispetto a qualsiasi altro prodotto per la copertura.² Migliorando queste prestazioni, i rivestimenti Coil per tetti in metallo SR sono disponibili con resine PVDF 70% e pigmenti sole-riflettenti. A seconda del colore, molte applicazioni con cool roofs specificano una finitura cotta in forno a due strati, applicata in fabbrica, con un valore SR minimo di 0,25 e un valore TE compreso tra 0,85 e 0,90 per i rivestimenti tipici.

L’energia non riflessa o riemessa può riscaldare la superficie di un tetto, per cui il flusso delARIA ambientale causa il riscaldamento da convezione, contribuendo potenzialmente a temperature urbane più elevate. Un’isola di calore descrive le aree urbane costruite che sono più calde delle aree rurali circostanti. Secondo l’Agenzia per la protezione ambientale (Environmental Protection Agency, EPA) statunitense, la temperatura media annuale delARIA di una città con un milione o più di persone può essere compresa tra 1 e 3 C (da 1,8 a 5,4 F) più calda rispetto all’ambiente circostante. La sera, la differenza può arrivare fino a 12 C (22 F). Le temperature elevate possono comportare costi energetici più elevati per raffreddare gli edifici per l’intera città.³

I criteri di qualificazione del programma Energy Star Reflective Roof di EPA per un tetto freddo sono:

• i tetti a bassa pendenza (meno di 2:12 di passo) devono avere una SR iniziale di 0,65 e una SR di 0,50 dopo tre anni di vita utile;
• pendenza ripida — passo 2:12 o superiore — i tetti devono avere un SR iniziale di 0,25 e un SR di 0,15 dopo tre anni di vita utile.

I criteri relativi ai tetti in metallo per la leadership nella progettazione energetica e ambientale (LEED) sono:

• il requisito dell’indice di riflettanza solare (SRI) < 2:12 per tetti a bassa pendenza è 78; e
• tettuccio con pendenza > ripida: i requisiti SRI 2:12 sono 29.


SRI combina riflettività ed emittanza per misurare la capacità complessiva di un tetto di scartare il calore solare. Il calcolo di questo indice è definito da ASTM E1980, Standard Practice for Calculating Solar Reflectance Index of Horizontal and Low- Sloped Opaque Surfaces, ed è basato su una formula che include i valori di riflettività solare ed emissività termica. Il nero standard (riflettività cinque %, emittanza 90 %) ha un indice di 0, mentre il bianco standard (riflettività 80 %, emittanza 90 %) ha un indice di 100.

I miglioramenti ai valori SR possono essere apportati grazie alla tecnologia a pigmenti freddi. L’impatto dell’aumento di SR di un tetto può moltiplicarsi rapidamente.

Per ogni aumento di 0,01 in SR, la temperatura superficiale diminuisce di 0,3 – 0,6 C (0,5 – 1 F). Per ogni aumento di 0,10 di SR, i costi energetici di raffreddamento e riscaldamento diminuiscono di 0,02/1 m2 (0,02/sf) in climi caldi. I cool roofs possono inoltre contribuire a ridurre i costi di manutenzione e a prolungare la vita utile del tetto, oltre ai vantaggi ambientali a lungo termine.4

Conclusione

Per ottenere i vantaggi desiderati e le prestazioni previste per i tetti freddi in metallo è necessaria una specifica accurata, fornitori di materie prime accuratamente selezionati e una stretta collaborazione con produttori di rivestimenti esperti. Grazie a questa collaborazione, i professionisti delle specifiche possono soddisfare le aspettative del team edilizio e i loro ideali di contribuire a un ambiente urbano migliore.