Pacchetti e applicazioni della fisica tecnica

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1 Programma min Fisica tecnica del tetto 1 Pausa min Fisica tecnica del tetto 2 Discussione Pacchetti e applicazioni della fisica tecnica Fisica tecnica del tetto 1

2 Aspetti della fisica tecnica del tetto SALUBRITÀ Fisica tecnica del tetto 2

3 Aspetti della fisica tecnica del tetto INVERNO Perdita di calore ESTATE Entrata di calore 1 Condensa Rumore Vento TUTTO L'ANNO Condensa 3 Fisica tecnica del tetto 3

4 Aspetti della fisica tecnica del tetto 1. Struttura portante (orditura in legno, X-Lam,...) 2. Tenuta all'aria elemento freno al vapore 3. Coibentazione contro freddo, caldo e rumore 4. Tenuta al vento elemento traspirante 5. Secondo strato impermeabilizzante (sicurezza + allarme) 6. Ventilazione per asciugare la coibentazione, l'orditura e la copertura e per ridurre il passaggio di calore 7. Copertura (tegole, pietre, legno, lamiera,...) primo strato impermeabilizzante Fisica tecnica del tetto 4

5 Aspetti della fisica tecnica del tetto Struttura Tenuta all'aria Coibentazione Tenuta al vento 5. 2o strato impermeabilizzante 6. Ventilazione o 7. Copertura 1 strato imperm. Fisica tecnica del tetto 5

6 Prestazione invernale Aspetto Rappresentato da Unità Norma Tipo Prestazione invernale Trasmittanza U W/m²K UNI EN ISO 6946 Calcolo Fisica tecnica del tetto 6

7 Prestazione estiva Aspetto Rappresentato da Unità Norma Tipo Prestazione estiva U dinamico W/m²K UNI EN ISO Calcolo Fisica tecnica del tetto 7

8 Condense interstiziali Aspetto Rappresentato da Condense interstiziali Assenza di condense dannose Unità Norma Tipo g/m² accumulati UNI EN ISO Calcolo Fisica tecnica del tetto 8

9 Prestazione acustica Aspetto Prestazione acustica Rappresentato da Abbattimento acustica Unità db Norma DPCM 97 / ISO & ISO Test in cantiere Tipo Dls,2m,nT,w Fisica tecnica del tetto 9

10 Permeabilità all'aria Aspetto Permeabilità all'aria Rappresentato da Ricambio d'aria forzato a 50 Pa n50 Unità Norma n h-1 UNI EN Tipo Test in cantiere Fisica tecnica del tetto 10

11 Prestazione invernale Aspetto Prestazione invernale Rappresentato da Trasmittanza U Unità W/m²K Norma UNI EN ISO 6946 Tipo Calcolo Fisica tecnica del tetto 11

12 Prestazione invernale Tetto Ponti termici Apporti solari Apporti interni Pareti IE IEinvolucro: involucro: Somma Sommadei deiflussi flussienergetici energetici diviso diviso superficie superficieoovolume volume Ventilazione Vetrate Scantinato INVERNO: somma negativa = perdita ESTATE: somma positiva = apporto Fisica tecnica del tetto 12

13 Prestazione invernale Indice energetico in kwh/m²a IECalore > Classe G Classe F Classe E Classe D Classe C Classe B Classe A Casa passiva Energia persa dell'involucro (invernale + estivo) senza perdita degli impianti e fabbisogno energetico per acqua calda sanitaria Fisica tecnica del tetto 13

14 Prestazione invernale Tetto Trasmittanza U [W/m²K] Ponti termici Apporti solari Apporti interni Pareti Ventilazione Vetrate Scantinato Fisica tecnica del tetto 14

15 Prestazione invernale: U Calcolo Ustat: UNI 6946 Resistenza superficiale interna Rsi Tetto Promolegno 0,10 Ascendente nr Resistenza superficiale esterna Rse 0,10 Ventilato ascendente Stratigrafia 1 dall'interno verso l'esterno Tavolato Freno al vapore sd = 2,0 m Fibra di legno, densità 150 kg/m³ Telo traspirante sd = 0,05 m Ventilazione Listello portategola Tegola λ [W/mK] λ [W/mK] s [cm] D [m²k/w] 0,130 2,0 0,154 0,040 8,0 2,000 Stratigrafia 2 4,0 3,0 2,0 19,0 Percentuale superficie stratigrafia 2 0,200 Somma Trasmittanza U [W/m²K]: 0,425 Resistenza termica R [m²k/w]: errore Limiti validi per: Firenze (FI) Limite U finanziaria 2008 [W/m²K]: 0,32 Limite U finanziaria 2010 [W/m²K]: 0,28 Limite 311/ Limite 311/ U 0,35 0,32 FEP 0,46 0,42 2,354 0% W/m²K W/m²K Fisica tecnica del tetto 15

16 Prestazione invernale: U Sviluppo valore U con cm coibente 1,400 l = 0,030 con listello l = 0,035 con listello 1,300 1,200 l = 0,040 senza listello l = 0,045 senza listello 1,100 Trasmittanza U [W/m²K] 1,000 0,900 0,800 0,700 0,600 0,500 0,400 0,300 U consigliato 0,25 0,200 0,100 U passivo 0,15 0,000 2 cm 4 cm 6 cm 8 cm 10 cm 12 cm 14 cm 16 cm 18 cm 20 cm 22 cm 24 cm 26 cm Spessori coibente [cm] Fisica tecnica del tetto 16

17 Prestazione invernale: Scelta spessore conveniente Esempio clima Roma Spessore risc. coibente totale 0 cm 183,62 0,00 183,62 5 cm 36,45 6,00 42,45 10 cm 20,24 12,00 32,24 15 cm 14,00 18,00 32,00 20 cm 10,71 24,00 34,71 25 cm 8,67 30,00 38,67 30 cm 7,28 36,00 43,28 Bilancio economico coibentazione tetto 200,00 180,00 risc. 160,00 coibente totale 140,00 120,00 100,00 80,00 60,00 40,00 20,00 0,00 0 cm 2 cm 4 cm 6 cm 8 cm 10 cm 12 cm 14 cm 16 cm 18 cm 20 cm 22 cm 24 cm 26 cm 28 cm 30 cm Fisica tecnica del tetto 17

18 Prestazione estiva Aspetto Prestazione estiva Rappresentato da U dinamico Unità W/m²K Norma UNI EN ISO Tipo Calcolo Fisica tecnica del tetto 18

19 Prestazione estiva: Udinamico 6 W/m² 600 W/m² Fisica tecnica del tetto 19

20 Prestazione estiva: 311/06 Allegato I; art. 9: Fisica tecnica del tetto 20

21 Prestazione estiva: richiesta 311/06 Peso superficiale (min. 230 kg) Metodo alternativo (calcolo Heindl : riduzione ampiezza, spostamento fase) Proposta bozza linea guida 311/06: trasmittanza periodica dinamica Fisica tecnica del tetto 21

22 Prestazione estiva: Heindl - riduzione ampiezza Temperatura Curve della riduzione ampiezza , ,0 =0,10 =10 % % - 10% = 90% ore Temperatura dell'aria esterna Temperatura superficiale interna Fisica tecnica del tetto 22

23 Prestazione estiva: Heindl spostamento fase curve dello spostamento fase Temperatura ore ore Temperatura dell'aria esterna Temperatura superficiale interna Fisica tecnica del tetto 23

24 Metodo 13786: sfasamento = differenze delle oscillazioni Fisica tecnica del tetto 24

25 Metodo 13786: attenuazione fa = rapporto Udin/Ustat f a= U din U stat esempio : f a= U din f a= U stat 0,034 =0,12 0,280 fintv2010 0,034 esempio : f a= =0,12 0,280 fintv2010 Dove è più freddo, è richiesto un valore più spinto!!!! Fisica tecnica del tetto 25

26 13786: applicazioni regionali Classe prestazionale I II III IV V Prestazioni Ottima Buona Sufficiente Mediocre Cattiva U limite dal 2008 U limite dal 2010 Classe III Classe II Classe I 0,32 0,30 fa 40% 30% 15% Emilia EmiliaRomagna Romagna Sfasamento Attenuazione S (h) fa > 12 0, ,15-0, ,30-0, ,40-0,60 6 > 0,6 Ulim 0,32 Udin 0,13 0,10 0,05 Milano fa = Udin/Ustat Lombardia Lombardia Tetti <= 0,20 W/m²K Pareti <= 0,12 W/m²K Fisica tecnica del tetto 26

27 Prestazione estiva: Udinamico Calcolo della prestazione estiva Tetto Promolegno Valore medio mensile di irradianza nel mese is massima insolazione: I m,s Controllo necessario se > 290 W/m² 296 W/m² Stratigrafia 1 dall'interno verso l'esterno nr Tavolato Freno al vapore sd = 2,0 m Fibra di legno, densità 150 kg/m³ Telo traspirante sd = 0,05 m Ventilazione Listello portategola Tegola λ c [W/mK] [Wh/kgK] nr TAV s [cm] ρ [kg/m³] Ms [kg] 2 2, ,130 0, , ,040 0, NO 4,0 3,0 2,0 Ms OK se > 230 kg/m² Somma Sistema a matrice Heindl Riduzione ampiezza 82% Spostamento fase 7,6 ore Fisica tecnica del tetto 27

28 Prestazione estiva: Udinamico Calcolo Udin: UNI spostamento fase riduzione ampiezza Trasmittanza U statica invernale: 0,425 W/m²K 10,0 ore 85% 14,0 ore 95% 7,6 ore 82% Spostamento fase e riduzione ampiezza 100% Trasmittanza U dinamica etiva: 0,353 W/m²K Fattore di attenuazione = Udin/Ustat: 0,832 Capacità termica areica interna (χi): 95% 90% 85% 7,887 Wh/m²K Capacità termica areica esterna (χe): 80% 3,656 Wh/m²K 75% Differenza delle oscillazioni (sfasamento): -4,1 ore 70% 65% 60% 4,0 ore 8,0 ore 12,0 ore 16,0 ore 20,0 ore 24,0 ore Fisica tecnica del tetto 28

29 Elementi migliorativi Effetto raffrescante della ventilazione naturale notturna (bene in montagna e vicino alla costa, male nelle valli e le conche delle città) Effetto materiali riflettenti (teli, guaine, coperture, colori, multistrato, buoni d'estate, male d'inverno) Fisica tecnica del tetto 29

30 Condense interstiziali Aspetto Condense interstiziali Rappresentato da Assenza di condense dannose Unità g/m² accumulati Norma UNI EN ISO Tipo Calcolo Fisica tecnica del tetto 30

31 Condense interstiziali Inverno: temperatura esterna -5 C 3. al punto di rugiada si forma la condensa condensa 2. nel passaggio si raffredda e comincia a salire l'umidità relativa 1. aria umida calda con 20 C Fisica tecnica del tetto 31

32 Condense interstiziali 55 g/m³ 50 g/m³ 45 g/m³ 40 g/m³ 35 g/m³ 30 g/m³ 25 g/m³ 20 g/m³ 15 g/m³ 10 g/m³ UR 50% = 17,3/2 = 8,6 g 5 g/m³ 0 g/m³ 40 C 36 C 32 C 28 C 24 C 20 C 16 C UR 100% = 9,3 C 12 C 8 C 4 C 0 C -4 C -8 C -12 C -16 C -20 C Fisica tecnica del tetto 32

33 Condense interstiziali 55 g/m³ 50 g/m³ 45 g/m³ 40 g/m³ 35 g/m³ 30 g/m³ 25 g/m³ UR 28% = 4,8 g/17,3 g 20 g/m³ 15 g/m³ 10 g/m³ UR 100% = 4,8 g 5 g/m³ 0 g/m³ 40 C 36 C 32 C 28 C 24 C 20 C 16 C 12 C 8 C 4 C 0 C -4 C -8 C -12 C -16 C -20 C Fisica tecnica del tetto 33

34 Calcolo 13788: esempio Fisica tecnica del tetto 34

35 Calcolo 13788: esempio Fisica tecnica del tetto 35

36 Calcolo 13788: esempio Quantità di condense mensili gc e quantità accumulata Ma [g/m²] gc Ma > Nov Dic Gen Feb Mar Apr Mag Giu Lug Ago per il punto i: gc,i = ore mensili / 1500 * ((pdi - psat,i) / sd,i - (psat,i - pde) / (Σsd - sd,i)) C'è formazione di condense interstiziali, che evaporano però completamente nei mesi estivi. Attenzione alle quantità massime ammesse e ai limiti dei prodotti. NON é finita qui!!! Fisica tecnica del tetto 36

37 Calcolo 13788: esempio Materiale Laterizi Calcectruzzi Legnami e derivati Intonaci e malte Fibre di natura organica: - con collanti resistenti all'acqua - con collanti non resistenti all'acqua - con collanti non resistenti all'acqua Fibre minerali bassa densità Fibre minerali alta densità Materie plastiche cellulari bassa densità Materie plastiche cellulari alta densità Densità [kg/m3] Qamm [g/m2] <= <= <= <= r d 30 r d Mc [g/m²] condense d [m] r [kg/m3] spessore densità 0, , <= 20 r d <= 5 r d <= 5 r d condense spessore 0,140 0,140 0,080 densità l [W/mK] l [W/mK] <= <= <= <= condense spessore 0,080 0,080 0,080 0,080 densità lambda 0,040 0,040 0,032 0, r d (l/(1-1,7l)) r d (l/(1-1,7l)) r d (l/(1-1,7l)) r d (l/(1-1,7l)) 1 Tetto ventilato, fibra di legno 14 cm, freno al vap. interno, telo trasp. esterno come 1, ma senza freno interno, carta catramata esterno come 2, ma, fibra di legno 8 cm come 3, ma lana di vetro 8 cm come 4, ma EPS a graffite 8 cm limite BZ MO condense condense Roma condense Fisica tecnica del tetto 37

38 Calcolo 13788: valori più severi richiesti per la 311/06 Luogo: Bologna Condense accumulate con clima standard: 605 g/m² Condense accumulate con clima 311/06: g/m² Temperature interne medie mensili Mese Temperatura Umidità Gen 20 C 65% Feb 20 C 65% Mar 20 C 65% Apr 20 C 65% Mag 20 C 65% Giu 20 C 65% Lug 20 C 65% Ago 20 C 65% Sett 20 C 65% Ott 20 C 65% Nov 20 C 65% Dic 20 C 65% Fisica tecnica del tetto 38

39 Prestazione acustica Aspetto Prestazione acustica Rappresentato da Abbattimento acustica Dls,2m,nT,w Unità db Norma DPCM 97 / ISO & ISO Tipo Test in cantiere Fisica tecnica del tetto 39

40 Prestazione acustica Cat Destinazione A Edifici adibiti a residenza e assimilabili R w D2m,nT,w L nw B Edifici adibiti ad uffici e assimilabili C Edifici adibiti ad alberghi, pensioni ed attività assimilabili D Edifici adibiti ad ospedali, cliniche, case di cura e assimilabili E Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili F Edifici adibiti ad attività ricreative o di culto e assimilabili G Edifici adibiti ad attività commerciali e assimilabili R w Indice del potere unità immobiliari fonoisolante apparente di partizione fra due distinte D2m,n,T,w Indice dell isolamento acustico standardizzato di facciata L nw Indice del livello di rumore di calpestio di solai, normalizzato I test devono essere eseguiti secondo le norme ISO & ISO Fisica tecnica del tetto 40

41 Prestazione acustica: il test Fisica tecnica del tetto 41

42 Prestazione acustica: riassunto 1 Il principio massa-molla-massa funziona anche nei tetti leggeri. Le masse sono importanti per ridurre il passaggio di rumore a frequenze basse (p.e. traffico, aerei,...). Coibentazioni leggeri-rigidi (polistirene espanso, polistirene estruso,...) hanno bisogno di masse aggiuntive. Fisica tecnica del tetto 42

43 Prestazione acustica: riassunto 2 Le aperture, come crepe o imperfezioni di lavoro che aprono fughe aperte verso l'esterno (mancanza di tenuta all'aria) indeboliscono l'isolamento acustico, specie se l'aria passa attraverso superfici acusticamente non assorbenti. Per esempio, i materiali fibrosi, in questo caso sono più adatti dei materiali rigidi, perché assorbono il rumore. Anche tutte le altre aperture come le finestre e tubi influiscono molto sul risultato complessivo. L'elemento più debole influisce di più. Economicamente conviene minimizzare le differenze di isolamento acustico nella facciata. Fisica tecnica del tetto 43

44 Prestazione acustica: riassunto 3 La parete esterna influenza molto l'efficienza dell'abbattimento acustico del tetto. Riduce di più le prestazioni di tetti buonissimi che di tetti discreti. Elementi che passano dall'interno all'esterno (travetti, travi,...) conducono molto rumore all'interno. Termicamente e acusticamente è meglio una soluzione con i travetti esterni finti. Attenzione: In cantiere spesso succedono situazioni non previste, per cui è importantissimo non prevedere di rimanere a ridosso del limite di legge. Si consiglia di lasciarsi un margine sicurezza di almeno 5 db. Fisica tecnica del tetto 44

45 Permeabilità all'aria Aspetto Permeabilità all'aria Rappresentato da Ricambio d'aria forzato a 50 Pa n50 Unità n h-1 Norma UNI EN Tipo Test in cantiere Fisica tecnica del tetto 45

46 Permeabilità all'aria 360 g/giorno m² < 10 g/giorno m² 80% U.rel 0 C 50% U.rel 20 C 1 Spiffero: lungo 1 m x 1 mm 2 Superficie traspirante: (sd=10m) 1 m² Fisica tecnica del tetto 46

47 Permeabilità all'aria Fisica tecnica del tetto 47

48 Test BlowerDoor UNI EN Si misura il valore n50 per definire la tenuta all'aria di un'edificio. UNI EN 13829: 2003 Fisica tecnica del tetto 48

49 Analisi fughe Fisica tecnica del tetto 49

50 Soluzioni Fisica tecnica del tetto 50

51 Soluzioni Fisica tecnica del tetto 51

52 Soluzioni Fisica tecnica del tetto 52

53 Soluzioni B A: Rasatura sui laterizi B: gomme o masse su travetti A Fisica tecnica del tetto 53

54 Soluzioni Fisica tecnica del tetto 54

55 Calcolo contro posa Q h=perdita di calore invernale= QT QV k u Q S Q I [kwh/a ] QT Tetto: 15-30% QV Tetto: 10-40%) Perdita per trasmissione (coibentazione) Perdita per ventilazione (permeabilità all'aria) 24 QV Tetto=n 1 5 V c aria Gradigiorno [kwh /a] QT Tetto=U S Gradigiorno [kwh /a ] Parte Nr. Tetto in legno Indicazioni elemento costruttivo Resistenza dello strato liminare in m2k/w interno R si : esterno R sa : 0,10 0,10 d/λ Somma larghezza Superficie λ [W/(mK)] Superficie 2 (opzionale) λ [W /(mk)] λ [W /(mk)] Superficie 3 (opzionale) Tavolato 0,130 Freno al vapore p.e. USB Micro Fibra di legno 0,040 Telo traspirante p.e. USB Classic Controlistello Listello portategola Tegola Spessore[mm] Percentuale di superficie 2 : Percentuale di superficie 3 : Somma 20,0 Valore U: 0,425 cm W/(m2K) Calcolo U (progettazione) Test BowerDoor (esecuzione) Fisica tecnica del tetto 55

56 Il relatore TBZ Centro Fisica Edile Via Maso della Pieve 60a, I Bolzano (BZ) Tel: Fax: Via Stafette Partigiane 16/B, I Modena (MO) Tel: Fax: TBZ Via Ragni 1, I Gravina in Puglia (BA) Tel: Fax: CONSULENZA CERTIFICAZIONI Web: CORSI Fisica tecnica del tetto 56