Valutazione della durabilità e del rischio di formazione di muffe di pannelli prefabbricati in legno coibentati con paglia

The goal of achieving climate neutrality in construction by 2050 requires a massive implementation of bio-based solutions to be able to replace all those carbon-intensive materials used up to now. The study and use of materials such as straw, flax, hemp and vegetable or animal fibers has in fact increasingly taken hold in modern construction. They are characterized by low carbon emissions for collection and processing and by excellent thermal and acoustic properties, thanks to which they allow the replacement of traditional insulating materials. Unlike bio-based ones, synthetic and mineral insulators do not have the ability to store carbon during their useful life and remove C02 during rapid crop regeneration. This, linked to the large amount of energy required for their processing, is leading to a forced evolution of "Biobased materials". However, there are several obstacles that contribute to limiting the implementation of bio-based solutions in the construction world. One of the most critical barriers that makes these materials still unsafe once in place is the uncertainty about problems related to durability. As solid wood has already been around and used for many years, there are several standard test methods for assessing its durability. Although always bio-based, for other non-wood materials these standards are not applicable, thus leaving a regulatory hole that can regulate and define their behavior during their useful life. Furthermore, although significantly influential on the risk of fungal decay, the dynamics of moisture transfer in the material are not considered. Consequently, combined heat, air, and moisture (HAM) transfer modeling becomes an important research area to evaluate the complex nature and interplay between moisture storage and transport properties. Within this thesis it is proposed to study the risk of fungal decay due to the growth of molds of a new prefabricated wooden panel with straw fiber insulation, developed by GP Project srl. For a more complete analysis, a reference school building located in Northern Italy was taken as a case study, to predict the risk of loss of performance due to possible degradation during the useful life of the building. Different climatic conditions and different material configurations were also evaluated to identify problems and opportunities, using bio-based building materials and formulate general recommendations for designers.

L’obbiettivo di arrivare ad ottenere la neutralità climatica nelle costruzioni entro il 2050 necessita di una massiccia implementazione di soluzioni a base biologica per riuscire a sostituire tutti quei materiali ad alta intensità di carbonio utilizzati fino ad oggi. Lo studio e l’utilizzo di materiali come la paglia, il lino, la canapa e le fibre vegetali o animali ha infatti sempre più preso piede nell’edilizia moderna. Essi sono caratterizzati da basse emissioni di carbonio per la raccolta e la lavorazione e da eccellenti proprietà termiche e acustiche, grazie alle quali consentono la sostituzione dei tradizionali materiali isolanti. A differenza di quelli a base biologica, infatti, gli isolanti sintetici e minerali non hanno la capacità di immagazzinare carbonio durante la loro vita utile e rimuovere C02 durante la rapida rigenerazione delle colture. Questo, legato alla grande quantità di energia necessaria alla loro lavorazione, sta portando a un obbligata evoluzione dei “Biobased material”. Tuttavia, sono presenti diversi ostacoli che contribuiscono a limitare l’implementazione di soluzioni a base biologica nel mondo delle costruzioni. Una delle barriere più critiche che rende questi materiali ancora poco sicuri una volta in opera è l’incertezza sui problemi legati alla durabilità. Essendo già presente e utilizzato da molti anni, per il legno massiccio esistono diversi metodi di prova standard per valutarne la durabilità. Seppur sempre a base biologica, per gli altri materiali non legnosi questi standard non sono applicabili, lasciando così un buco normativo che possa regolarne e definirne il comportamento durante la loro vita utile. Inoltre, seppur notevolmente influenti sul rischio di decadimento fungino, le dinamiche di trasferimento dell’umidità nel materiale non sono considerate. Di conseguenza, la modellazione del trasferimento combinato di calore, aria e umidità (HAM) diventa un’importante area di ricerca per valutare la natura complessa e l’interazione tra lo stoccaggio dell’umidità e le proprietà di trasporto. All’interno di questa tesi si propone di studiare il rischio di decadimento fungino dovuto alla crescita di muffe di un nuovo pannello prefabbricato in legno con isolamento in fibre di paglia, sviluppato da GP Project srl. Per un’analisi più completa è stato preso come caso di studio un edificio scolastico di riferimento situato nel Nord Italia, per prevedere il rischio di perdita di prestazioni a causa del possibile degrado durante la vita utile dell’edificio. Sono inoltre state valutate diverse condizioni climatiche e differenti configurazioni di materiali per individuare problemi e opportunità, utilizzando materiali da costruzione a base biologica e formulare raccomandazioni generali per i progettisti.