Guida per principianti alle Finestre e agli Infissi

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1 Guida per principianti alle Finestre e agli Infissi Perché approfondire il tema delle finestre e degli infissi? La risposta è semplice: il miglioramento delle prestazioni energetiche degli infissi permette risultati elevati di risparmio energetico. INDICE 1. Introduzione 2. Vetri 3. Vetri doppi o tripli 4. Profili delle finestre 5. Finestre come collettori solari 1

2 1. INTRODUZIONE LA FINESTRA PER L EFFICIENZA ENERGETICA L'efficienza energetica nel settore delle costruzioni è un argomento che riguarda tutti, a partire dagli esperti del settore fino agli utenti finali dell'edificio. Le finestre e le superfici vetrate costituiscono una parte significativa della facciata dell'edificio. Proteggono contro le perdite di calore e forniscono luce naturale. Inoltre, la luce solare, passando attraverso le superfici trasparenti, porta calore negli spazi interni. Nelle nuove costruzioni, le finestre comprendono tra il 10 e il 25% delle pareti esterne. Lo scopo principale delle finestre a risparmio energetico è di controllare la penetrazione di calore dall'interno all'esterno e viceversa. 2

3 Cosa trasforma una normale finestra in una ad alta efficienza energetica? 1. Utilizzo di materiali di alta qualità per i profili (telaio e controtelaio) 2. Utilizzo di un unità a doppio o triplo vetro con un gas inerte (incolore e non tossico) tra gli strati vetrati 3. Utilizzo di un vetro a basse emissioni Circa il 40% delle perdite di calore di un edificio sono dovute alle finestre e la parte restante - a pareti, pavimenti e soffitti. A differenza delle pareti, per le quali la conduzione termica avviene per trasferimento di calore molecolare, per la finestra il processo è più complesso poiché intervengono tre i tipi di scambio termico: conduttanza termica per le parti non trasparenti della struttura delle finestre, convezione nella sacca d'aria tra le lastre di vetro su entrambe le superfici interna ed esterna e radiazione di calore dalle superfici vetrate e dallo strato di gas posto tra loro. Consideriamo particolari materiali e soluzioni che si sono dimostrati efficaci nella pratica per il miglioramento dell'isolamento termico, e quindi per il miglioramento dell efficienza energetica delle finestre. 3

4 2. VETRI Le unità a doppio o triplo vetro per finestre sono realizzate da diversi tipi di vetri. Il più delle volte si tratta di vetro galleggiante, vetro temperato, vetro a basse emissioni, vetro rinforzato o vetro triplex. Tuttavia, quando l'efficienza energetica è coinvolta per le finestre e le altre parti vetrate dell'edificio, è meglio scegliere quelli a basse emissioni o a protezione solare. Si è stabilito che i 2/3 delle perdite di calore dalle superfici trasparenti sono dovute all irraggiamento e 1/3 alla convezione. Nel perseguimento di ridurre le perdite di calore da emissioni attraverso unità multivetro, i produttori di vetri al mondo per il settore delle costruzioni hanno trovato una soluzione efficiente per la produzione di vetri a basse emissioni. il vetro in questione riflette la radiazione infrarossa nello spettro d'onda, irradiato dalle fonti di calore, e in questo modo impedisce la radiazione di calore in uscita, riducendo notevolmente le perdite di calore nella stagione fredda dell'anno. Nel contempo questo vetro non può riflettere le onde corte dello spettro visibile, il che permette alla luce di passare liberamente attraverso le finestre e le altre pareti vetrate. Queste proprietà specifiche dei vetri a bassa emissione sono dovute allo strato ionizzato di metalli nobili, distribuiti sulla loro superficie. Molto spesso, quando si parla di vetro a basse emissioni, ci si riferisce al "К-Glass". Si noti che questo è un marchio registrato dalla società, che produce tale vetro, ma è ormai diventato un sinonimo di vetro a basse emissioni. Il cosiddetto vetro К-glass o Low-E si ottiene quando, nel processo di produzione, uno strato ionizzato di metalli nobili si sviluppa su una superficie del vetro. Questo tipo di vetro riflette il 70% della radiazione termica, emessa dai dispositivi di riscaldamento e in questo modo la radiazione termica non viene portata verso l esterno, ma rimane nei locali interni. In estate, il vetro a basse emissioni riflette i raggi infrarossi e impedisce loro di entrare nell edificio, riducendo il suo riscaldamento. In questo modo, si risparmia denaro, in inverno sul consumo di energia per il riscaldamento e in estate sull utilizzo dei sistemi di climatizzazione. I vetri a basse emissioni trasmettono selettivamente la radiazione solare di corta lunghezza d'onda nei locali e al tempo stesso impediscono alla radiazione termica a onda lunga emessa dai dispositivi di riscaldamento e dalla luce del sole trasformata, 4

5 di uscire e sono anch essi chiamati selettivi. Avendo tali vetri è possibile ridurre la spesa per l'energia elettrica del 30-60%. Il vetro di protezione solare è il tipo di vetro che può aiutare a ottenere soluzioni di efficienza energetica per le finestre e le rimanenti parti vetrate dell'edificio. Tale vetro può proteggere l'edificio dai raggi solari in due modi - o viene rinforzato nel volume, o sulla sua superficie si sviluppa uno speciale rivestimento riflettente, detto "stopsol". 5

6 3. VETRI DOPPI O TRIPLI La parte trasparente della finestra è formata da due o più lastre di vetro tra le quali vi è uno spazio vuoto sigillato ermeticamente. A seconda del numero di strati, le unità multivetro possono essere a doppio vetro, con due lastre di vetro, a triplo vetro - con tre lastre di vetro e così via. Le unità multivetro possono essere di diverse larghezze e le dimensioni standard sono 24mm, 28mm, 32mm, 46 mm e 40mm. La struttura dell'unità vetrata è descritta con figure che mostrano lo spessore delle lastre di vetro e la larghezza dello spazio di gas tra loro, collegati da un trattino. Ad esempio, la descrizione significa unità a doppio vetro dello spessore di 4mm con camera d aria di 16 millimetri. Il numero e il tipo di vetro sono parametri fondamentali che determinano le proprietà di isolamento termico dell unità multivetro. Per un unità a vetro singolo costruita con vetro comune è possibile che la condensa compaia anche a -9 C. Per un vetro a basse emissioni utilizzato in un unità a vetro singolo, la condensa non si formerà neanche a -27 С. Se l'unità di vetro è costruita con vetri normali, ma è a doppio vetro, la condensa può apparire a -19 С. In confronto con un unità multivetro, fatta di vetri normali, quella a basse emissioni con lo stesso spessore ha 10 volte meno perdite di radiazione. Inoltre, i vetri a basse emissioni migliorano l'effetto del gas inerte tra le lastre di vetro. Se la camera d aria tra i vetri è riempita con argon, la resistenza al trasferimento di calore aumenta del 5-10%, e quando l argon è inserito in un unita multivetro con vetro a basse emissioni, l'efficienza del gas cresce fino al 30%. La larghezza dello spazio tra le lastre di vetro in un unità multivetro è determinata dalle distanze. Come abbiamo già detto, al fine di ottenere un migliore effetto di risparmio energetico, i vetri ad efficienza energetica, sopra descritti, devono essere utilizzati. Ma questa non è l'unica condizione. Per ridurre al minimo le perdite di calore attraverso le finestre, una serie di requisiti di struttura dovrebbero essere soddisfatti. L unità multivetro, di regola dovrebbe avere due barriere contro le perdite di calore. Il butile posto su entrambi i lati del distanziatore, svolge il ruolo di barriera, e l'altra barriera è la sostanza che riempie la distanza tra le lastre di vetro e il distanziatore, di solito polisolfuro, thiocol o silicone. Oltre all elevata qualità dell unità multivetro, l'acqua non può penetrare dall'esterno e se durante il processo di produzione, al suo interno l'umidità è chiusa, essa viene 6

7 assorbita dal setaccio molecolare, che riempie il distanziatore. Ciò impedisce la formazione di condensa tra i vetri. E siccome l unità multivetro comprende la parte più grande dell'area della finestra, sarà inadeguato scendere a compromessi con gli obiettivi di risparmio dei costi nella scelta del genere, perché ciò potrebbe causare in seguito grandi spese a causa di una protezione inaffidabile contro le perdite di calore. In altre parole, le unità multivetro di alta qualità a basso consumo energetico possono essere più costose, ma, se si investe in esse, vi faranno risparmiare il consumo di molta più energia e denaro. 7

8 4. PROFILI DELLE FINESTRE Quando si sceglie una finestra, immediatamente si pone una domanda su quale tipo di profilo della finestra sia meglio - in legno, plastica o metallo. I singoli materiali hanno differenti valori di conducibilità termica. Il materiale con le migliori proprietà di isolamento termico, utilizzato in edilizia per fare infissi ed ante, è il legno. Purtroppo, i profili di legno si dimostrano meno resistenti rispetto alle cornici costruite con materiale diverso. Il materiale successivo, rispetto ai parametri di isolamento termico, utilizzato nella struttura delle finestre, è la plastica - principalmente polivinilcloruro (PVC) e raramente, altri materiali polimerici. Il coefficiente di conduttività termica è praticamente uguale a quello del legno. Al contrario delle cornici di legno, i profili in plastica hanno grandi vuoti d'aria, dove viene osservata non solo la conduttanza termica ma anche la convezione e l irraggiamento. Quindi, per aumentare le proprietà di isolamento termico delle finestre in plastica, le cornici dovrebbero avere diverse sezioni. Tra le varietà di materiali polimerici, applicati nella struttura della finestra, i materiali termoindurenti a base di poliestere, resine epossidiche, e in particolare, il laminato di poliestere in fibra di vetro, sono la scelta più ragionevole. Essi hanno la conduttività termica del legno, nonché la resistenza e la durata di un metallo. Le buone proprietà del laminato di poliestere in fibra di vetro permettono di ottenere una resistenza alla trasmissione di calore per le finestre a doppio vetro pari a Ro = 0,38 (m 2 С)/W, che è quasi la stessa di una finestra in legno a doppio vetro. Per quanto riguarda le loro proprietà di isolamento termico, le strutture delle finestre in metallo (acciaio e alluminio) occupano il terzo posto. La conducibilità termica di questi materiali è da 300 a 1000 volte superiore alla conducibilità termica del legno e della plastica. È per questo che in passato le finestre con strutture in metallo sono state utilizzate solo per vetrate di edifici pubblici (strutture in alluminio) o edifici industriali (strutture in acciaio). Ma ora l'esperienza ha dimostrato che, grazie alla lunga durata di tali materiali e alla disponibilità di tecnologie consolidate, è possibile installare le strutture metalliche delle finestre in qualsiasi tipo di edificio. 8

9 Criteri per la scelta di finestre ad alta efficienza energetica secondo il programma nazionale in Bulgaria: Le finestre ad efficienza energetica comprendono: unità multivetro prodotte in fabbrica, costituite da due o più lastre di vetro, separate da un distanziatore che forma uno spazio vuoto riempito da aria o argon e cornice, in legno, PVC o alluminio. Il coefficiente massimo di perdita di calore attraverso i serramenti è U max<2 W/m 2 K, secondo la norma UE EN ISO Nella pagina web del programma è possibile trovare anche un elenco di finestre ad alta efficienza energetica, che soddisfano i requisiti del programma, il nome del fabbricante, la tecnologia di produzione, inclusi il nome del prodotto e il modello. Inoltre, secondo l Ordinanza No.7 del 15 dicembre 2004 sulla conservazione del calore e il risparmio energetico negli edifici, il coefficiente di perdita di calore delle finestre, a seconda del materiale con cui i telai sono realizzati, non dovrebbe essere superiore ai seguenti valori : per telai di legno o plastica o loro combinazioni - 2,0 W / (m 2 K), per strutture in metallo - 2,2 W / (m 2 K). C'È UN CERTO NUMERO DI FATTORI CHE RENDE I SERRAMENTI AD ALTA EFFICIENZA ENERGETICA La prima caratteristica delle finestre ad efficienza energetica è l'uso di più di uno strato di vetro - unità a doppio o triplo vetro. I sistemi a doppio vetro riducono le perdite di calore circa del 50% rispetto ai sistemi a vetro singolo e limitano il flusso d'aria, condensa e formazione di brina sulla superficie della finestra. La distanza tra le lastre di vetro in un unità multivetro è determinata dal cosiddetto distanziatore. Il distanziatore è un profilo cavo, collegato alle estremità e riempito da un pressurizzatore speciale che prosciuga l'aria o il gas nell unità multivetro. I distanziatori sono generalmente in acciaio zincato o alluminio. Oltre ad avere vetri aggiuntivi, le finestre ad efficienza energetica possono essere riempite con gas inerte tra le lastre di vetro, che garantisce un isolamento supplementare. Il cripton e l argon sono i principali gas utilizzati a tale scopo in quanto sono considerati migliori isolanti rispetto all'aria. La combinazione di vetro a basse emissioni con gas inerte in un unità multivetro aumenta l'efficienza del gas fino al 30%. 9

10 Le finestre ad efficienza energetica hanno rivestimenti speciali, che riflettono il calore all'interno della camera e impediscono che il calore irradi all'esterno attraverso il vetro e contemporaneamente permette che al calore di entrare dall'esterno verso l'interno dei locali. Ci sono anche rivestimenti speciali che arrestano la penetrazione dei raggi UV attraverso la finestra nei locali. È più probabile che si verifichi la formazione di condensa nelle unità comuni a vetro singolo che nelle unità a vetro singolo a basse emissioni. I vetri a basse emissioni influenzano l'effetto del gas inerte tra i vetri. L'efficienza delle finestre dipende anche dal materiale del telaio. Materiali diversi hanno diversa conducibilità termica. I materiali tra cui scegliere sono: legno, PVC e metallo - le proprietà termiche isolanti dei materiali elencati sono nell'ordine della loro posizione. Il legno ha la più bassa conducibilità termica, che varia a seconda del tipo di legno e della struttura - circa 0,18 W/m 2 С. Il materiale successivo nell'elenco del coefficiente di conducibilità termica è il PVC - 0,15-0,20 W/m 2 С, che ha quasi lo stesso valore del legno. Ma quando i profili in plastica vengono elaborati, appaiono vuoti d'aria; questo rende necessario che i profili in PVC abbiano più di una camera d aria. Così la disposizione di serramenti a cinque camere ha una capacità di isolamento termico simile a quella dei serramenti 10

11 in legno. I serramenti in metallo, come acciaio e alluminio, hanno la seguente conduttività termica: 58 W / (m 2 С) e 221 W / (m 2 С). Lo sviluppo di tecnologie per la struttura di finestre e la durata di questi materiali li inseriscono tra le possibili varianti per la produzione di serramenti. Le strutture in alluminio che hanno ponti termici e sono sigillate con schiuma di polistirolo o poliuretano espanso mostrano coefficienti di trasmissione del calore, pari a Ro = 0,47 (m 2 С) / W. La sostituzione di finestre ad alta efficienza energetica è di particolare importanza per l'efficienza energetica dell'edificio nel suo insieme. È per questo che l'approccio alla scelta delle finestre deve essere attento e competente. A livello di progettazione ci sono due passaggi decisivi che riguardano le finestre: il primo è la loro posizione tenendo conto dell'orientamento dell'edificio rispetto ai quattro punti cardinali, e il secondo è la scelta di finestre efficienti con tutte le caratteristiche richieste, adatte per l edificio interessato. Sul lato sud dell'edificio, è ragionevole progettare grandi finestre che permettono al sole in inverno di riscaldare i locali interni. Ma per i mesi estivi, devono essere adeguatamente protette. Le finestre sul lato nord devono essere piccole per ridurre al minimo la perdita di calore. 11

12 5. FINESTRE COME COLLETTORI SOLARI In che modo questa idea vi sembra possa ridurre le bollette di energia elettrica mensili ed essere coinvolti nella tutela della protezione dell'ambiente usando le finestre? I collettori solari per finestre generano elettricità mediante la cattura di energia solare e l accumulo in pannelli solari. I proprietari di case con esposizione a sud conoscono il calore dei locali con finestre tali che richiedono ombra per evitare disturbi del loro comfort a causa delle alte temperature. Secondo gli esperti, le finestre più efficaci sono quelle esposte a sud, ma ogni cambiamento di posizione fino a 30 gradi sarebbe accettabile. Queste sono le migliori fonti di energia alternativa, secondo gli esperti. Le finestre tendono a perdere calore durante la notte, il che rende necessario l'uso di schermi di isolamento o tende. 12

13 6. CONCLUSIONE Si può dire che la scelta di finestre o la sostituzione delle vecchie finestre con nuove - ad alta efficienza energetica, ha un impatto cruciale in termini di aumento della misura dell'efficienza energetica dell edificio. Quando il tipo di finestra non è correttamente scelto, una grande quantità di energia sarà sprecata. Questo perché i serramenti hanno minore capacità isolante dei vetri e perché la tenuta tra gli infissi e la parete non è sufficiente. L'altra cosa che dovrebbe essere presa in considerazione è il valore del cosiddetto coefficiente g della finestra che mostra la quantità di calore solare che può penetrare nell'edificio. Maggiore è il valore di g, maggiore sarà l'effetto solare raggiunto. Oggi, nella progettazione a basso consumo energetico, le finestre con valori g superiori a 0,5 sono maggiormente utilizzate. Particolare attenzione dovrebbe essere prestata alla scelta del tipo di finestra adeguata. Finestre con doppi vetri ad alta efficienza energetica, meglio se con triplo vetro. Più grande è l'area del serramento, maggiori saranno le perdite di energia. Ciò significa che le finestre con area minore sono la variante migliore di finestre molto piccole. Colonne di separazione dovrebbero essere usate. La struttura dei serramenti dovrebbe limitare la perdita di energia nella posizione di collegamento tra gli infissi e il vetro della finestra. Le posizioni del collegamento tra i serramenti e la parete devono essere sigillate con un materiale appropriato. Oggi, sul mercato, le finestre hanno un coefficiente di trasmissione termica U pari o inferiore a 0,70-0,85 W/m 2 K. Queste finestre hanno una maggiore efficienza energetica rispetto alle normali finestre. 13

14 OK questo è tutto per questo modulo formativo. Che cosa potete fare ora? Potreste guardare in casa e nel quartiere gli infissi poco performanti Potreste fare il Quiz veloce (a scopo puramente ludico) per testare la vostra conoscenza di Finestre e Infissi. Buona fortuna! Altri moduli formativi che potreste voler approfondire: Guida per principianti all Energia e alla Potenza Guida per principianti all Isolamento termico 14

15 Author details Contact details: This information was presented as part of the Senior Engagement in a Green Economy Project (SEE-GREEN) funded by Lifelong Learning Programme (Gruntdvig) through the European Commission. The project time line is November 2011 to???. For more information and to take part in our online community visit: 15