La corretta progettazione dei sistemi vetrati: tra comfort termico e comfort luminoso

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1 + La corretta progettazione dei sistemi vetrati: tra comfort termico e comfort luminoso Patricia Ferro Responsabile Formazione Kyoto Club Luca Papaiz Technical Advisor Pellini SpA 14 ottobre 2015

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5 Programma 1. Come funziona una vetrata isolante? Il valore U, g, Tl e Ra I diversi tipi di vetro e le loro proprietà ottico-energetiche I componenti di una vetrata isolante Le proprietà dei vetri selettivi 2. Analisi del bilancio di energia in entrata e in uscita da una vetrata isolante 3. L importanza della protezione solare 4. Analisi di un caso di studio: il comfort termico e luminoso di due aule universitarie gemelle 5. La progettazione delle superfici vetrate e i nuovi decreti ministeriali in vigore dal 1 ottobre 2015

6 Come funziona una vetrata isolante?

7 Isolamento Termico Valore Ug

8 Isolamento Termico Valore Ug 5 C 20 C

9 Isolamento Termico Valore Ug 5 C 20 C

10 Isolamento Termico Valore Ug 0 C 20 C

11 Isolamento Termico Valore Ug 0 C 20 C

12 Isolamento Termico Valore Ug 0 C 20 C

13 Isolamento Termico Valore Ug 0 C 20 C

14 Isolamento Termico Valore Ug 5 C 20 C

15 Fattore Solare Valore g

16 Fattore Solare Valore g

17 Fattore Solare Valore g

18 Fattore Solare Valore g

19 Fattore Solare Valore g

20 Fattore Solare Valore g

21 Fattore Solare Valore g

22 Fattore Solare Valore g

23 Fattore Solare Valore g Il Fattore Solare (g) riassume in un solo valore la % di energia solare entrante in un dato ambiente sia direttamente che indirettamente, sia per il solo vetro che per un sistema vetro+schermatura. ATTENZIONE AI VARI NOMI! Il fattore solare assume nella letteratura molti diversi nomi tra cui: valore g, Trasmittanza Energetica Solare totale (Total Solar Energy Transmittance), SHGC (Solar Heat Gain Coefficient). Spesso le normative utilizzano un pedice diverso per distinguere il g del vetro dal g del vetro+schermatura.

24 Indicatori per la qualità della luce TL ed Ra La Trasmissione Luminosa (TL) è la % di radiazione nel range tra 380 e 780 nm che attraversa il vetro La Resa Cromatica (Ra) è un valore da 0 a 100 che indica la purezza della luce, ovvero quanto il suo colore assomiglia a quello della luce del sole prima di raggiungere il vetro >90% molto buono >80 % buono <80% scarso

25 Concetti di Fisica Lo spettro elettromagnetico Il sole emette questi tre tipi di radiazione Ultra Violetto Luce Infra Rosso Le frequenze percepite dall occhio umano vengono chiamate Luce

26 Concetti di Fisica Lo spettro Solare Questa frazione contribuisce al calore emesso dal sole senza illuminare. 26

27 Differenti tipi di vetro nome Vetro float caratteristiche è il vetro base con colore percepibile per spessori elevati e tendente al verde (causato dalla presenza di ferro). Vetro low-iron ha un ridottissimo contenuto di ferro, ciò elimina il colore verde dalla pasta e lo rende extrachiaro. Vetro midiron vetro con parziale riduzione di ferro, via di mezzo tra low-iron e float. Vetro colorato alcuni additivi aumentano assorbimento del vetro a certe frequenze dandogli un colore desiderato Vetro riflettente è un vetro con un deposito che lo rende parzialmente specchiato

28 Le proprietà ottico-energetiche del vetro I vetri float, low-iron, mid-iron, colorati e riflettenti sono caratterizzati da un comportamento molto simile tra la zona luminosa e quella dell IR corto. TL e g sono molto simili Tipo di vetro TL (%) Trasmissione luminosa g (%) Fattore solare float mid-iron low-iron colorato riflettente 63 67

29 Le proprietà ottico-energetiche del vetro selettivo Il vetro selettivo è un vetro bassoemissivo che riflette l infrarosso corto e trasmette la luce, si ha quindi una TL molto superiore al g. Il rapporto tra TL e g è detto Indice di Selettività, nei vetri più avanzati è di poco superiore a 2. Tipo di vetro TL (%) Trasmissione luminosa g (%) Fattore solare Indice di selettività Selettivo base 73% 41% 1,8 Selettivo avanzato 70% 35% 2 Selettivo per ampie superfici vetrate Selettivo per facciate avanzato 50% 30% 1,7 62% 29% 2,1

30 Attenzione alle pellicole antisolari! Le pellicole antisolari hanno un basso indice di selettività e si dovrebbero usare SOLO per correggere ERRORI DI PROGETTAZIONE!! Un basso valore di g si paga avendo una TL molto bassa!

31 Confronto caratteristiche vetri Tipo di Vetro TL g U g 4mm / 12 Argon / 4mm b.e.# % 50-65% 1,2-1,3 4mm / 16 Argon / 4mm b.e.# % 50-65% 1,0-1,2 6mm Selettivo 70/40 #2 / 16 Argon / 4mm 73% 41% 1,0 6mm Selettivo 60/35 #2 / 16 Argon / 4mm 60% 33% 1,0 6mm Selettivo 62/29 #2 / 16 Argon / 4mm 62% 29% 1,0 6mm Selettivo 50/23 #2 / 16 Argon / 4mm 49% 23% 1,0

32 Componenti di una vetrata isolante

33 Proprietà fisiche del vetro Densità: 2,5 kg/dm 3 ovvero 2,5 kg/m 2 per ogni mm di spessore Vetrata di 2m x 3m = 6m 2 x 2,5 x 10mm x 2vetri = 300kg

34 L importanza della protezione solare: VETRO DOPPIO Attraverso 1m 2 di vetrocamera basso emissivo con Argon ad elevate prestazioni il flusso energetico per trasmittanza termica (Ug) e per irraggiamento (g) hanno un ordine di grandezza molto diverso: g 65% U g 1,1 *Irraggiamento massimo da norma UNI su superficie verticale (sul piano orizzontale sarebbe 934W/m 2 )

35 L importanza della protezione solare: VETRO DOPPIO Attraverso 1m 2 di vetrocamera basso emissivo con Argon ad elevate prestazioni il flusso energetico per trasmittanza termica (Ug) e per irraggiamento (g) hanno un ordine di grandezza molto diverso: g 65% 27,5 W (Ti 20 C, Te -5 C) U g 1,1 *Irraggiamento massimo da norma UNI su superficie verticale (sul piano orizzontale sarebbe 934W/m 2 )

36 L importanza della protezione solare: VETRO DOPPIO Attraverso 1m 2 di vetrocamera basso emissivo con Argon ad elevate prestazioni il flusso energetico per trasmittanza termica (Ug) e per irraggiamento (g) hanno un ordine di grandezza molto diverso: 500W (Sole a 764W/m 2* ) g 65% 27,5 W (Ti 20 C, Te -5 C) U g 1,1 *Irraggiamento massimo da norma UNI su superficie verticale (sul piano orizzontale sarebbe 934W/m 2 )

37 L importanza della protezione solare: VETRO DOPPIO Attraverso 1m 2 di vetrocamera basso emissivo con Argon ad elevate prestazioni il flusso energetico per trasmittanza termica (Ug) e per irraggiamento (g) hanno un ordine di grandezza molto diverso: 500W (Sole a 764W/m 2* ) g 65% 27,5 W (Ti 20 C, Te -5 C) U g 1,1 18 volte! *Irraggiamento massimo da norma UNI su superficie verticale (sul piano orizzontale sarebbe 934W/m 2 )

38 L importanza della protezione solare: VETRO TRIPLO Attraverso 1m 2 di vetrocamera basso emissivo con Argon ad elevate prestazioni il flusso energetico per trasmittanza termica (Ug) e per irraggiamento (g) hanno un ordine di grandezza molto diverso: 458 W (Sole a 764W/m 2* ) 12,5 W (Ti 20 C, Te -5 C) g 60% U g 0,5 36 volte! *Irraggiamento massimo da norma UNI su superficie verticale (sul piano orizzontale sarebbe 934W/m 2 )

39 Comportamento termico di una stanza esposta ad EST Milano Ben isolata 0,3 ricambi ora Dinamica Libera

40 Confronto tra 5 soluzioni di vetro e schermatura Vetro 4mm g=87% U g =5,8W/m 2 K Triplo Vetro g=60% U g =0,5W/m 2 K Triplo v. con tenda interna g=29% Triplo v. con tenda integrata g=8% Triplo v. con tenda esterna g=3% U g =0,5W/m 2 K U g =0,5W/m 2 K U g =0,5W/m 2 K

41 Cosa è una tenda integrata?

42 Temperatura interna ( C) Vetro 4mm g=87% U g =5,8W/m 2 K Triplo Vetro g=60% U g =0,5W/m 2 K Triplo v. con tenda interna g=29% U g =0,5W/m 2 K Triplo v. con tenda integrata g=8% U g =0,5W/m 2 K Triplo v. con tenda esterna g=3% U g =0,5W/m 2 K

43 Radiazione globale giornaliera per orientamento

44 Caso studio TERMOGRAFIA COMPARATIVA DI DUE AULE UNIVERSITARIE GEMELLE A MILANO Selettivo (g=37%) vs ScreenLine Con V95

45 Selettivo g=37% ScreenLine Con V95

46 Selettivo g=37% ScreenLine Con V95

47 Classi di protezione solare secondo normativa Esiste una normativa europea che da dei voti al fattore solare raggiunto dal vetro insieme alla schermatura (g tot ). Classi secondo EN Schermatura da esterno o ScreenLine con V95 Schermatura da esterno o ScreenLine standard Schermatura da interno o Vetro Selettivo Vetro Selettivo Vetro Bassoemissivo

48 Gli obblighi dal 1 ottobre 2015 Classi secondo EN Schermatura da esterno o ScreenLine con V95 Schermatura da esterno o ScreenLine standard Schermatura da interno o Vetro Selettivo Vetro Selettivo Vetro Bassoemissivo

49 Il Decreto Legislativo Ministeriale della Legge 90/2013 pubblicati in Gazzetta Ufficiale n. 162 del 15 luglio 2015 in vigore dal 1 ottobre Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici

50 Tipo di intervento Più restrittiva, valori forniti dal progettista Edifici Nuovi Ampliamento di edifici esistenti (la parte ampliata viene spesso considerata come un Nuovo Edificio) Ristrutturazione importante di primo livello: Intervento con un incidenza superiore al 50 per cento della superficie disperdente lorda complessiva dell edificio e il rifacimento dell impianto termico per il servizio di climatizzazione invernale e/o estiva. Più semplice, anche se con limiti severi Ristrutturazione importante di secondo livello: intervento con un incidenza superiore al 25 per cento della superficie disperdente lorda complessiva dell edificio e può interessare l impianto termico per il servizio di climatizzazione invernale e/o estiva; Riqualificazione energetica: Intervento che interessi: coperture, opache e trasparenti, compresa la sostituzione di infissi in esse integrate.

51 Cosa fare in caso di Edifici Nuovi Ampliamento di edifici esistenti Ristrutturazione importante di 1 livello Il progettista, secondo calcoli complessi, ricaverà a partire dalla geometria dell edificio ed i limiti di legge: il coefficiente medio globale di scambio termico H T l area solare equivalente estiva A sol,est. A partire da questi ultimi calcolerà infine i valori di: U: si intende la trasmittanza termica mediata su tutta l area del serramento comprensiva del cassonetto g gl+sh : il fattore solare ottenuto con schermature filtranti mobili

52 Cosa fare in caso di Ristrutturazione importante di 2 livello Riqualificazione Energetica (sostituzione di serramenti) I limiti sono un po più semplici. Il progettista deve rispettare: valore U Il fattore solare g gl+sh

53 I nuovi decreti Ministeriali Per edifici soggetti a riqualificazione energetica (es. sostituzione dei serramenti) Tab. 4 - Valori limite della trasmittanza termica U delle chiusure tecniche trasparenti e opache e dei cassonetti, comprensivi degli infissi verso l esterno o ambienti non climatizzati espressa in W/m 2 K Valore U Zona climatica Chiusure trasparenti (infisso+vetro) Fino al 30 sett 2015 A 4,60 B 3,00 Edificio di riferimento Dal 1 ottobre /2020 Ristrutturazioni edilizie Dal 1 ottobre /2020 3,20 3,00 3,20 3,00 C 2,60 2,40 2,20 2,40 2,00 D 2,40 2,00 1,80 2,10 1,80 E 2,20 1,80 1,40 1,90 1,40 F 2,00 1,50 1,10 1,70 1,00 I valori di trasmittanza si considerano comprensivi dei ponti termici all interno delle strutture oggetto di riqualificazione (a esempio ponte termico tra finestra e muro) e di meta del ponte termico al perimetro della superficie oggetto di riqualificazione.

54 I nuovi decreti Ministeriali Per edifici soggetti a riqualificazione energetica (es. sostituzione dei serramenti) e ristrutturazione di 2 livello il valore g deve rientrare nei seguenti valori: Valore Tabella 6 Valore del fattore d trasmissione solare g gl+sh per componenti finestrati con orientamento da Est a Ovest passando per Sud Zona climatica g gl+sh 2015 (1) 2019/2021 (2) Tutte le zone 0,35 0,35 ggl+sh (1) Dal 1 luglio 2015 per tutti gli edifici (2) Dal 1 gennaio 2019 per gli edifici pubblici e dal 1 gennaio 2021 per tutti gli altri edifici Ovest Est Sud

55 I nuovi decreti Ministeriali g gl+sh : è il fattore solare indicato nella UNI TS raggiunto dal vetro insieme ad una schermatura tipo: Veneziane bianche, Tende bianche, Tessuti colorati, Tessuti rivestiti di alluminio (tutte schermature che trasmettono luce)

56 I nuovi decreti Ministeriali I sistemi oscuranti (tapparelle, imposte in legno) vanno considerati come protezione solare??

57 I nuovi decreti Ministeriali Inoltre, secondo UNITS11300 Nella valutazione di progetto o nella valutazione standard si prende in considerazione solo l'effetto delle schermature mobili permanenti, cioè integrate nell'involucro edilizio e non liberamente montabili e smontabili dall'utente

58 I nuovi decreti Ministeriali Inoltre, secondo UNITS11300 Nella valutazione di progetto o nella valutazione standard si prende in considerazione solo l'effetto delle schermature mobili permanenti, cioè integrate nell'involucro edilizio e non liberamente montabili e smontabili dall'utente

59 Come si calcola il g gl+sh? Il calcolo di g gl+sh deve essere fatto seguendo la normativa EN E un calcolo che considera contemporaneamente il comportamento del vetro e della schermatura calcolando l interazione tra i due elementi. Esistono tre casi: 1. Solo vetro con g<35%: chiedete al vetraio la DOP del vetro 2. Schermature da esterno: per il calcolo del g gl+sh dovete chiedere supporto al produttore di schermature, oppure avvalervi di software di calcolo che seguono tale normativa 3. Schermature integrate in vetrata isolante: chiedete al vetraio la scheda tecnica dell insieme vetro+tenda insieme alla DOP del vetro

60 I nuovi decreti attuativi Per edifici nuovi: AREA SOLARE EQUIVALENTE ESTIVA Tabella 11 - Valore massimo ammissibile del rapporto tra area solare equivalente estiva dei componenti finestrati e l area della superficie utile A sol,est /A sup utile Categoria edificio 1 Categoria E.1 fatta eccezione per collegi, conventi, case di pensa, caserme nonché per la categoria E.1(3) Tutte le zone climatiche < 0,030 2 Tutti gli altri edifici < 0,040 Cosa significa? Lo vedremmo nella nostra prossima puntata del 29 ottobre 2015 Ti aspettiamo!

61 I siti di riferimento e i nostri prossimi appuntamenti per professionisti con CFP Mantova 20 novembre in collaborazione con l Ordine degli Architetti e Ingegneri e il Collegio dei Geometri di Mantova (CFP riconosciuti) Varese 26 novembre in collaborazione con l Ordine degli Architetti di Varese (4CFP)

62 GRAZIE PER L ATTENZIONE! Patricia Ferro p.ferro@kyotoclub.org Luca Papaiz lpapaiz@pellini.net pratichedisostenibilita@kyotoclub.org Prossimi Webinar: Giovedì 15 ottobre alle ore 10.30: Muoversi in città Esperienze e idee per la mobilità nuova in Italia A cura di Anna Donati Gruppo di Lavoro Mobilità Sostenibile Kyoto Club Giovedì 22 ottobre alle ore 10.30: Rinnovabili:le politiche a sostegno del settore A cura di Alessandro Visalli Coordinamento FREE