La radiazione solare Utilizzo, selettività e schermi (PARTE 2)

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1 Laboratorio Integrato di Progettazione Tecnica e Strutturale - IMPIANTI TECNICI (prof. Andrea Frattolillo) La radiazione solare Utilizzo, selettività e schermi (PARTE 2) Prof. A. Frattolillo andrea.frattolillo@unica.it

2 Il contributo degli schermi mobili alle prestazioni termiche dei serramenti

3 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw UNI EN ISO :2007 dove: A G area della vetrazione in m 2 U G trasmittanza termica dell elemento vetrato in W/m 2 K. A F l area del telaio in m 2 definita come l area della proiezione della superficie del telaio su un piano parallelo al vetro. Corrisponde all area più grande tra l area della superficie frontale interna Af,i e l area della superficie frontale esterna Af,e U F trasmittanza termica del telaio metallico in W/m 2 K L G perimetro della vetrazione in metri; se il perimetro visto dall interno differisce da quello visto dall esterno deve essere assunto il valore maggiore delle lunghezze perimetrali Ψ G la trasmittanza lineare in W/mK (da considerarsi solo nel caso del vetro camera) dovuta alla presenza del distanziatore posto tra i due vetri; si ricava in funzione del tipo di vetro e del materiale del telaio; tale valore si considera nullo per vetri singoli. Questo parametro è introdotto per tenere conto della dispersione termica perimetrale che si verifica in prossimità del bordo dei vetrocamera per l interazione tra il telaio, la vetrata e il distanziatore

4 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw UNI EN ISO :2007 Per rispondere alle richieste sempre più pressanti di isolamento termico e acustico, derivanti dall entrata in vigore dei decreti legislativi 192 e 311, si è passati velocemente dall alluminio a materiali più performanti come l acciaio, fino ad arrivare a sistemi che impiegavano un misto di materie plastiche e metallo, approdando in fine al bordo caldo (warmer edge). L ultimo anello di questa catena evolutiva è il bordo caldo polimerico, una soluzione innovativa e non ancora diffusa, a bassa conducibilità termica, che promette di decretare una forte diminuzione del consumo delle vecchie canaline, permettendo di raggiungere: prestazioni migliori in fatto di isolamento termoacustico, resistenza all invecchiamento naturale e una maggiore ritenzione dei gas. Dati simulati, con una temperatura esterna di -18 C e una interna di +21 C, evidenziano, in corrispondenza del profilo inferiore, una temperatura interna di superficie più alta, in genere di ben 9.2 gradi rispetto all alluminio, dunque un sensibile miglioramento del valore Uw dell infisso.

5 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw UNI EN ISO :2007 Trasmittanza termica lineare Ψe di distanziatori metallici (es. alluminio o acciaio) non isolati per vetrocamera Trasmittanza termica lineare Ψe di distanziatori metallici isolati (warm edges) per vetrocamera

6 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 La resistenza termica di una lastra di vetro è fortemente influenzata dalle resistenze liminari sia interne sia esterne ed è quindi ovvio che la presenza di elementi di schermatura contribuisca a modificare lo scambio termico (e conseguentemente i valori di resistenza liminare) aumentandone la sua resistenza termica. Pertanto è possibile considerare per i serramenti una resistenza termica aggiuntiva che tiene conto della presenza di schermi esterni (tapparelle, persiane, ecc.) e della permeabilità all aria del serramento: si esprime cioè la prestazione termica dei serramenti a schermi chiusi tramite la cosiddetta trasmittanza termica notturna Uws: dove: U W trasmittanza termica del serramento in W/m 2 K ΔR resistenza termica aggiuntiva in m 2 K/W dovuta alla presenza degli schermi chiusi

7 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 Il valore di ΔR può essere definito in funzione della permeabilità e della resistenza termica Rsh degli schermi secondo le seguenti espressioni valide per Rsh < 0,3 m 2 K/W: Schermo a permeabilità molto elevata : Schermo ad elevata permeabilità: ΔR = 0,08 (m 2 K/W) ΔR = 0,25 Rsh + 0,09 (m 2 K/W) Schermo a media permeabilità (ad esempio schermi ad ante cieche, veneziane in legno con stecche piene sovrapposte, chiusure avvolgibili in legno, plastica oppure metallo con stecche interlacciate): ΔR = 0,55 Rsh + 0,11 (m 2 K/W) Schermo a bassa permeabilità: Schermo impermeabile: ΔR = 0,80 Rsh + 0,14 (m 2 K/W) ΔR = 0,95 Rsh + 0,17 (m 2 K/W)

8 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 Rsh è la resistenza termica dello schermo che varia con la tipologia e il materiale costituente della chiusura oscurante: Tipo di schermo Resistenza termica Rsh dello schermo in m 2 K/W Tende interne o esterne 0 Avvolgibile in alluminio 0.01 Avvolgibile in legno o in plastica senza riempimento di materiale isolante Avvolgibile in legno o in plastica con riempimento di materiale isolante Persiane di legno (25 30 mm) 0.20 Persiane di alluminio [rif. UNCSAAL] 0.02 Avvolgibile di alluminio coibentato [rif. UNCSAAL] 0.10 Persiana di alluminio coibentato [rif. UNCSAAL] 0.20

9 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 La permeabilità all'aria degli schermi può essere invece definita in funzione del parametro: bsh=b1+b2+b3, somma delle distanze laterali tra lo schermo e il vano, che rappresenta lo spazio totale effettivo ai bordi tra la chiusura e il suo contorno.

10 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 Il parametro b3 è relativo ad un solo lato del serramento poiché gli spazi laterali influenzano meno la permeabilità rispetto a quelli superiori ed inferiori; nel caso di spazi laterali differenti tra loro, il valore b3 può essere calcolato con la loro media aritmetica.

11 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 Per gli avvolgibili a permeabilità molto bassa b3 e b1 possono essere considerati uguali a zero se le guide sono dotate di guarnizioni di tenuta mentre b2 può essere considerato nullo se l entrata del telo nel cassonetto é dotata di guarnizioni in entrambi i lati oppure la parte finale del telo viene pressata mediante un apposito dispositivo contro un materiale sigillante sulla superficie interna della parete esterna del cassonetto. Sperimentalmente viene attribuita ad uno schermo la permeabilità molto bassa (classe 5) se la portata d'aria attraverso la chiusura ad una differenza di pressione di 10 Pa risulta minore o uguale a 10 m3/hm2.

12 Trasmittanza termica diurna (a schermi abbassati/chiusi) Uws UNI EN ISO :2007 Relazione tra le classi di permeabilità all aria delle chiusure oscuranti e lo spazio totale effettivo ai bordi tra la chiusura e il suo contorno bsh (UNI EN ISO Finestre, porte e schermi Trasmittanza termica - Part. 1 Metodo di calcolo semplificato )

13 Trasmittanza media Uwm su periodo notturno e diurno della finestra dove: U W trasmittanza termica nel periodo t (periodo diurno; ipotesi di schermi aperti) U WS trasmissione termica nel periodo t (periodo notturno; ipotesi di schermi chiusi) t periodo in cui la trasmittanza del componente é pari a U W (periodo diurno) t periodo in cui la trasmittanza del componente é pari a U WS (periodo notturno) Come valori dei periodi di tempo diurno e tempo notturno, che compaiono nella formula di calcolo della trasmittanza Um, si può utilizzare il valore pari a 12 ore = sec: tw = sec tws = sec contenuto nell Appendice B delle Raccomandazioni del CTI 03/2003.

14 La Trasmittanza termica dei cassonetti Cassonetto con veletta in muratura (NON si considera il cassonetto nel calcolo della trasmittanza della finestra) Serramento senza veletta in muratura (si considera il cassonetto nel calcolo della trasmittanza della finestra)

15 Esempio 1: cassonetto in alluminio coibentato

16 Esempio 2: cassonetto in legno coibentato con veletta in alluminio

17 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di una finestra con cassonetto (UNI EN ISO :2007) dove: A P area del cassonetto in m 2 U P trasmittanza termica del cassonetto in W/m 2 K A G area della vetrazione in m 2 U G trasmittanza termica dell elemento vetrato in W/m 2 K A F l area del telaio in m 2 definita come l area della proiezione della superficie del telaio su un piano parallelo al vetro. Corrisponde all area più grande tra l area della superficie frontale interna Af,i e l area della superficie frontale esterna Af,e U F trasmittanza termica del telaio metallico in W/m 2 K L G perimetro della vetrazione in m; se il perimetro visto dall interno differisce da quello visto dall esterno deve essere assunto il valore maggiore delle lunghezze perimetrali Ψ G la trasmittanza lineare in W/mK (da considerarsi solo nel caso del vetro camera) dovuta alla presenza del distanziatore posto tra i due vetri; si ricava in funzione del tipo di vetro e del materiale del telaio; tale valore si considera nullo per vetri singoli. Questo parametro è introdotto per tenere conto della dispersione termica perimetrale che si verifica in prossimità del bordo dei vetrocamera per l interazione tra il telaio, la vetrata e il distanziatore.

18 Esempio 3: Calcolo della trasmittanza di un serramento in alluminio con avvolgibile in alluminio e veletta in muratura In questo caso non si considera il contributo del cassonetto nel calcolo della trasmittanza termica del serramento per la presenza della veletta in muratura.

19 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di una finestra con cassonetto (UNI EN ISO :2007) La trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) U w di una finestra in combinazione con il cassonetto risulta essere pari a: Ipotizzando di costruire una finestra con profili in alluminio a taglio termico e vetrocamera bassoemissivo e di considerare i valori misurati / forniti UNI EN 10077

20 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di una finestra con cassonetto (UNI EN ISO :2007) Prevedendo l installazione di una tapparella esterna in alluminio, che offre una resistenza termica aggiuntiva, la trasmittanza notturna (a schermi abbassati/chiusi) Uws risulta pari a Schermo a media permeabilità (ad esempio schermi ad ante cieche, veneziane in legno con stecche piene sovrapposte, chiusure avvolgibili in legno, plastica oppure metallo con stecche interlacciate): ΔR = 0,55 Rsh + 0,11 (m 2 K/W) ΔR = 0,55 *0,01 + 0,11 = 0,1155 (m 2 K/W)

21 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di una finestra con cassonetto (UNI EN ISO :2007) La trasmittanza termica media Um su periodo notturno e diurno della finestra risulta pari a

22 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di un serramento con tapparella, veletta in alluminio e cassonetto coibentato in alluminio La trasmittanza termica del cassonetto è quella calcolata nell esempio 1: U P =1/R P = 0,80 W/m 2 K

23 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di un serramento con tapparella, veletta in alluminio e cassonetto coibentato in alluminio La trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) U w di una finestra in combinazione con il cassonetto risulta essere pari a: Ipotizzando di costruire una finestra con profili in alluminio a taglio termico e vetrocamera bassoemissivo, si possono considerare i valori in ingresso riportati in Tabella 8 : UNI EN 10077

24 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di un serramento con tapparella, veletta in alluminio e cassonetto coibentato in alluminio Prevedendo di installare una tapparella esterna in alluminio, che rappresenta una resistenza termica aggiuntiva, la trasmittanza notturna (a schermi abbassati/chiusi) Uws risulta pari a: Schermo a media permeabilità (ad esempio schermi ad ante cieche, veneziane in legno con stecche piene sovrapposte, chiusure avvolgibili in legno, plastica oppure metallo con stecche interlacciate): ΔR = 0,55 Rsh + 0,11 (m 2 K/W) ΔR = 0,55 *0,01 + 0,11 = 0,1155 (m 2 K/W)

25 Trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) Uw di una finestra con cassonetto (UNI EN ISO :2007) La trasmittanza termica media Um su periodo notturno e diurno della finestra risulta pari a

26 Trasmittanza termica di un serramento in alluminio e persiana in alluminio

27 Trasmittanza termica di un serramento in alluminio e persiana in alluminio La trasmittanza termica diurna (a schermi alzati/aperti) U w risulta essere pari a: Ipotizzando di costruire una finestra con profili in alluminio a taglio termico e vetrocamera bassoemissivo e di considerare i valori misurati / forniti UNI EN 10077

28 Trasmittanza termica di un serramento in alluminio e persiana in alluminio Prevedendo l installazione di una tapparella esterna in alluminio, che offre una resistenza termica aggiuntiva, la trasmittanza notturna (a schermi abbassati/chiusi) Uws risulta pari a Schermo a media permeabilità (ad esempio schermi ad ante cieche, veneziane in legno con stecche piene sovrapposte, chiusure avvolgibili in legno, plastica oppure metallo con stecche interlacciate): ΔR = 0,55 Rsh + 0,11 (m 2 K/W)

29 Trasmittanza termica di un serramento in alluminio e persiana in alluminio Prevedendo l installazione di una tapparella esterna in alluminio, che offre una resistenza termica aggiuntiva, la trasmittanza notturna (a schermi abbassati/chiusi) Uws risulta pari a Schermo a media permeabilità (ad esempio schermi ad ante cieche, veneziane in legno con stecche piene sovrapposte, chiusure avvolgibili in legno, plastica oppure metallo con stecche interlacciate): ΔR = 0,55 Rsh + 0,11 (m 2 K/W) ΔR = 0,55 *0,02 + 0,11 = 0,121 (m 2 K/W) La trasmittanza termica media Um su periodo notturno e diurno della finestra risulta pari a

30 La diffusione del vapore

31 La Trasmissione del calore

32 e l analoga Diffusione del vapore