REQUISITI DI ISOLAMENTO TERMICO PANNELLI DI TAMPONAMENTO

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1 REQUISITI DI ISOLAMENTO TERMICO PANNELLI DI TAMPONAMENTO 1. QUADRO NORMATIVO La scelta dei componenti di frontiera tra ambiente esterno ed interno o tra ambienti interni contigui è determinata dalla necessità di creare condizioni ambientali e di benessere per la vita dell uomo, nelle sue molteplici attività, in un ottica di risparmio energetico e di costi globali ottimizzati. Il D.M. 23/11/1982 conteneva delle prescrizioni per il contenimento dei consumi energetici per il riscaldamento e la climatizzazione dei capannoni industriali. Successivamente, sono state emanate diverse leggi, a seguito anche dell annessione all Unione Europea, con il preciso scopo di affinare ed uniformare il risparmio energetico e, precisamente: Legge n 10 del 9 gennaio 1991; DPR 412 del "Regolamento recante norme per la progettazione, l'installazione, l'esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di energia in attuazione dell'art. 4 Comma 4 della Legge 9 Gennaio 1991 n 10"; UNI Calcolo del fabbisogno termico per il riscaldamento; UNI 7357-FA Calcolo del fabbisogno termico per il riscaldamento; UNI Conduttività termica e permeabilità al vapore; UNI Murature e solai (pubblicata in sostituzione del punto della 7357); UNI Dati climatici; UNI Calcolo condensa interna; Direttive Europea 2002/91/CE sul rendimento energetico degli edifici. Quest ultima, che dovrebbe essere recepita da tutti gli Stati membri entro il 4 gennaio 2006, fissa gli standard di efficienza riferiti a tutti gli elementi responsabili del consumo energetico con revisione degli stessi ogni 5 anni. 1

2 La stessa riguarderà certamente la costruzione di tutti i nuovi immobili e la ristrutturazione di quelli esistenti che superino i metri quadri, mentre saranno i singoli Stati a stabilire se escludere o meno i monumenti di particolare valore storico e architettonico, i siti industriali, gli edifici agricoli e quelli che ospitano attività religiose, gli immobili abitati per meno di quattro mesi l'anno, i fabbricati indipendenti con metratura utile inferiore ai 50 metri quadri. 2. ISOLAMENTO TERMICO Il calore si può trasmettere per conduzione, per convezione e per irraggiamento. Nella conduzione attraverso i solidi la trasmissione è in parte causata dalla interazione tra molecole adiacenti, oscillanti all interno della loro posizione media ed in parte dovuta a radiazioni interne. Nella convezione attraverso i fluidi la trasmissione avviene attraverso un movimento macroscopico di parti della massa rispetto alle altre; si verifica quindi un trasporto di materiale. La trasmissione per irraggiamento è una trasmissione di energia della medesima natura dell energia luminosa, che avviene anche senza la presenza di molecole. In prima approssimazione, un componente perimetrale è caratterizzato, da un punto di vista termico, dal coefficiente di trasmissione K (Wm -2 C -1 ). Avendo l aria ed i gas inerti un basso valore di conduttività termica, la ricerca volta a realizzare componenti a bassa densità ha condotto ad una serie di soluzioni tecnologiche consistenti sostanzialmente in elementi perimetrali verticali ed orizzontali contenenti strati di materiali a bassa densità o in componenti strutturali con cavità. A tale proposito è utile riportare una distinzione di massima tra i materiali da costruzione in: 2

3 Materiali isolanti con coefficiente di conduzione massimo di 0,2W m -1 C -1 (materiali plastici espansi materiali in fibre legno etc); Materiali medi conduttori il cui coefficiente di conduzione è compreso fra 0,2 e 2 W m -1 C -1 ; Materiali buoni conduttori con coefficiente di conduzione superiore a 2W m -1 C -1 (rocce metalli etc.). La produzione italiana di prefabbricati, particolarmente indirizzata al settore industriale, vede come gamma tipologica più ricorrente quella costituita da pannelli di calcestruzzo alleggeriti con coibente plastico espanso discontinuo (tipo 2). Gli stessi hanno una struttura costituita da due strati di circa 5 cm, interno ed esterno di calcestruzzo armato separati dallo strato isolante (circa 10 cm) e collegati da cordoli perimetrali e setti intermedi in c.a. di irrigidimento. Lo stesso coibente, pertanto non risulta essere continuo ma è interrotto in corrispondenza dei cordoli e dei setti (vedi figura seguente). Per un tale tipo di manufatto un calcolo basato sulla media ponderale delle trasmittanze non risulta corretto: occorre perciò far riferimento alla normativa UNI 7357 FA3 applicata già da qualche anno. Tale normativa tiene conto che le parti prive di materiale coibentante influenzano al di là della loro dimensione il comportamento termico di tutto il manufatto. Va inoltre ricordato che un altra normativa UNI (materiali da costruzione, valori della conduttività termica e permeabilità al vapore) evidenzia per i vari materiali isolanti il m per il materiale secco ed il 3

4 da assumere per il calcolo del coefficiente da trasmissione termica. Tale valore tiene conto del grado di umidità che il materiale solitamente presenta in fase di servizio. Dunque, per un corretto calcolo del coefficiente K di trasmissione termica di un elemento con coibente discontinuo occorre fare riferimento alle norme UNI per la ricerca dei dei diversi materiali ed alle norme UNI 7357 FA3 per il calcolo del coefficiente di trasmissione termica medio di un pannello. 3. DEFINIZIONI TECNICHE E FORMULE UTILIZZATE Di seguito, si riportano alcune definizioni tecniche che influenza il calcolo del coefficiente di trasmittanza termica (K): Coefficiente di conduzione o di conducibilità termica Il coefficiente di conduzione o conducibilità termica (indicato con ) rappresenta la quantità di calore che attraversa 1mq di parete omogenea spessa 1m, nell unità di tempo, per differenza di temperatura fra le due facce pari ad un grado. Valori di per alcuni materiali (UNI 7357) Materiale massa volumica kg/mc (W/mK) Calcestruzzo Intonaco di calce + sabbia esterno interno Intonaco di cemento e sabbia Intonaco di gesso (interno) Lana di roccia Laterizi comuni esterni interni Coefficienti di adduzione o liminari I coefficienti di adduzione o liminari (indicati con ) esprimono la quantità di calore ceduto dall aria nell unità di tempo all unità di superficie della parete per ogni grado di differenza di temperatura. Essi sono influenzati dalle caratteristiche superficiali della parete e dalla velocità dell aria. 4

5 interno esterno pareti verticali 8 23 solai, flusso ascendente 9 23 solai, flusso discendente 6 16 Conduttanza (C) La conduttanza esprime la quantità di calore che si trasmette in un ora attraverso 1m 2 di superficie per una differenza di temperatura di un grado tra le facce opposte e parallele di una parete di materiale omogeneo con spessore s e conduttività C = /s (W/m 2 K) Resistenza termica unitaria (R) Valore inverso della conduttanza R = s/ (m 2 K/W) Per pareti realizzate da più strati di materiali diversi risulta R = (s/ ) (m 2 K/W) Trasmittanza unitaria o coefficiente globale di trasmissione termica (K) Rappresenta il flusso di calore che, nelle condizioni di regime stazionario, passa da un fluido ad un altro attraverso un metro quadrato di parete e per un grado di differenza di temperatura dei due fluidi K = 1/(1/ i + (s/ ) + 1/ e) (W/m 2 K) In generale il flusso di calore che attraversa una parete posta fra due ambienti a temperatura diversa è dato dalla formula Q = K (ti te) A (W) Dove: ti te differenza di temperature (K) e A superficie interessata (m 2 ) 4. ESEMPIO DI CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA Di seguito si riporta un esempio di calcolo della trasmittanza termica unitaria media (K) per un pannello di tamponamento simile a quello medio della commessa in oggetto. Pertanto, si 5

6 prende in considerazione un pannello tipo con le seguenti dimensioni: 10,00 m di lunghezza per 2,50 m di altezza spessore 20 cm come rappresentato nella figura seguente. Area totale: A=10,00x2,50 = 25,00 m 2 Area parti coibentate in polistirolo: A o = (1,86x0,95x5)x2 = 17,67 m 2 Area parti non coibentate: (25,00 17,67) = 7,33 m 2 Calcolo trasmittanza K o parti coibentate dove: 1/he: adduzione esterna sp.cls.1: spessore calcestruzzo verso l esterno cls: conduttanza utile di calcolo calcestruzzo sp.polist.: spessore coibente polist.: conduttanza utile di calcolo coibente sp. cls.2: spessore calcestruzzo verso l interno 1/hi: adduzione interna 1 k0 = = 0,41W / hm 0,05 0,1 0,05 0, ,123 1,51 0,045 1,51 2 C 6

7 Calcolo trasmittanza K n parti non coibentate 1 2 k n = = 3,38W / hm C 0, ,13 + 0,123 Trasmittanza unitaria media Formula valida per collegamento mediante nervature continue in calcestruzzo. Dove: A area del pannello Ko trasmittanza unitaria parti coibentate Ao area parti coibentate k trasmittanza lineare delle nervature continue in calcestruzzo L lunghezza delle nervature continue in calcestruzzo Trasmittanza lineare delle nervature in calcestruzzo è calcolabile mediante la relazione: k = K n l + (K n K o ) x dove: K n : trasmittanza in corrispondenza nervature in calcestruzzo l: larghezza delle nervature in calcestruzzo K o : trasmittanza unitaria parti coibentate x: si ottiene dal diagramma a pag. 8 delle Norme UNI 7357-FA3 k: trasmittanza lineare nervature in cls Bordi verticali 3,38x0,15+(3,38-0,41)x0,0455 =0,64 w/hm C Bordo orizzontali superiori 3,38x0,20+(3,38-0,41)x0,0455 = 0,81 w/hm C Bordo orizzontali. inferiori 3,38x0,20+(3,38-0,41)x0,0455 = 0,81 w/hm C 7

8 Intermedio verticale 3,38x0,10+(3,38-0,41)x0,091 =0,61 w/hm C Intermedio orizzontale 3,38x0,10+(3,38-0,41)x0,091 =0,61 w/hm C Trasmittanza unitaria media k = 1 25,00 (0,41x17,67 + 0,63x5,00 + 0,81x9,70x2 + 0,61x2,1x 4 + 0,61x9,70) = K pannello di tamponamento = 1,49 w/hm 2 C 8

9 PROPOSTA PACCHETTO PER OTTEMPERARE AL D.Lgs 29/12/2006 n. 311 che rivede alcune prescrizioni relative alla legge 10/91 Sviluppando tale formula: k = 1 / ( / / / / ) = k = 1 / ( ) = 1/ k = W/mqK 9

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