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1 ORDINE DEGLI INGEGNERI DELLA PROVINCIA DI SASSARI Corso di aggiornamento EFFICIENZA ENERGETICA DEL SISTEMA EDIFICIO IMPIANTI. L INVOLUCRO E GLI IMPIANTI TECNOLOGICI IN EDILIZIA Sassari Maggio 5 Giugno 2009 Sala Riunioni Ordine degli Ingegneri di Sassari Viale Umberto /05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 1 di 79

2 CALCOLO DELLE TRASMITTANZE E VERIFICA IGROMETRICA DEGLI ELEMENTI COSTRUTTIVI DI UN EDIFICIO Relatore : ing. Costantino Carlo Mastino Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari Dipartimento di ingegneria del Territorio Sezione trasporti e Fisica Tecnica Coordinatore: Prof. Ing. Carlo Bernardini Costantino.mastino@fisicatecnica unica.it unica.it 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 2 di 79

3 Il 16 dicembre 2002 il parlamento europeo ed il consiglio dell unione europea adottano la direttiva 2002/91/CE L obbiettivo è Promuovere il miglioramento dell efficienza energetica degli edifici L attuazione della direttiva 2002/91/CE per l Italia DECRETO LEGISLATIVO 19 agosto 2005, n.192 Integrato da DLgs 29 Dicembre 2006, n.311 a far data dal 2 Febbraio /05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 3 di 79

4 UNA DELLE VERIFICHE CHE IL D.L. 311/06 CI IMPONE E RELATIVA AL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA DI PROGETTO, CHE DEVE ESSERE INFERIORE ALLA TRASMITTANZA LIMITE cosi come previsto dal Comma 1 punto C e Comma 6 punto d dell Allegato I il quale impone che: Trasmittanza U di strutture opache e trasparenti Verificare che i valori di U dell edificio siano inferiori ai limiti stabiliti ai punti, 2, 3 e 4 dell allegato C (maggiorati del 30% per approccio prestazionale) 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 4 di 79

5 I Limiti max della trasmittanza variano in funzione della zona climatica e del tipo di elemento L Italia è stata suddivisa in zone climatiche 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 5 di 79

6 Tabella 2.1 cap.2 - Allegato C DISPERSIONI Tabella 2.1 Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture verticali opache espressa in W/m 2 K Zona Climatica Dal 1 Gennaio 2006 U Dal 1 Gennaio 2008 U Dal 1 Gennaio 2010 A 0,85 0,72 0,62 B 0,64 0,54 0,48 C 0,57 0,46 0,40 D 0,50 0,40 0,36 E 0,46 0,37 0,34 F 0,44 0,35 0,33 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 6 di 79 U

7 Tabelle 3.1 cap.3 - Allegato C DISPERSIONI Tabella 3.1 Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache orizzontali e inclinate di copertura espressa in W/m 2 K Zona Climatica Dal 1 Gennaio 2006 U Dal 1 Gennaio 2008 U Dal 1 Gennaio 2010 U A 0,80 0,42 0,38 B 0,60 0,42 0,38 C 0,55 0,42 0,38 D 0,46 0,35 0,32 E 0,43 0,32 0,30 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 7 di 79 F 0,41 0,31 0,29

8 Tabelle 3.2 cap.3 - Allegato C DISPERSIONI Tabella 3.2 Valori limite della trasmittanza termica U delle strutture opache orizzontali di pavimento espressa in W/m 2 K Zona Climatica Dal 1 Gennaio 2006 U Dal 1 Gennaio 2008 U Dal 1 Gennaio 2010 A 0,80 0,74 0,65 B 0,60 0,55 0,49 C 0,55 0,49 0,42 D 0,46 0,41 0,36 E 0,43 0,38 0,33 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 8 di 79 F 0,41 0,36 0,32 U

9 Tabella 4.a cap.4 - Allegato C DISPERSIONI Valori limite della trasmittanza termica U delle chiusure trasparenti comprensive degli infissi espressa in W/m 2 K Zona Climatica Dal 1 Gennaio 2006 U Dal 1 Gennaio 2008 U Dal 1 Gennaio 2010 A 5,5 5,0 4,6 B 4,0 3,6 3,0 C 3,3 3,0 2,6 D 3,1 2,8 2,4 E 2,8 2,5 2,2 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 9 di 79 F 2,4 2,2 2,0 U

10 Tabella 4.b cap.4 - Allegato C DISPERSIONI Valori limite della trasmittanza termica U dei vetri espressa in W/m 2 K Zona Climatica Dal 1 Gennaio 2006 U Dal 1 Gennaio 2008 U Dal 1 Gennaio 2010 A 5,0 4,5 3,7 B 4,0 3,4 2,7 C 3,0 2,3 2,1 D 2,6 2,1 1,9 E 2,4 1,9 1,7 21/05/2009 F 2,3 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 1,7 1,3 10 di 79 U

11 ALLEGATO I comma 7 Vano tecnico DISPERSIONI Nelle zone climatiche C,D,E ed F, ad eccezione degli edifici in categoria E.8, le strutture di separazione tra edifici od unità immobiliari confinanti riscaldate U < 0,8 W/m 2 K Tale limite è da rispettare anche per le strutture che delimitano verso l ambiente esterno gli ambienti non dotati di riscaldamento. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 11 di 79

12 VALORI DI TRASMITTANZA TERMICA U DELLE STRUTTURE EDILI Esempio per un edificio posto in Zona Climatica C limiti 2010 Esterno Edifico confinante Esterno = strutture verticali opache con trasmittanza termica = 0,40 W/m 2 K = strutture verticali ed orizzontali divisorie tra edifici adiacenti riscaldati, unità immobiliari confinanti riscaldate o incidenti sull esterno da ambienti non riscaldati con trasmittanza termica = 0,80 W/m 2 K 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 12 di 79 = chiusure trasparenti con infissi trasmittanza termica = 2,60 W/m 2 K e trasmittanza termica elemento vetrato = 2,40 W/m 2 K

13 VALORI DI TRASMITTANZA TERMICA U DELLE STRUTTURE EDILI Esempio per un edificio posto in Zona Climatica C Limite 2010 Esterno Altro edificio riscaldato = strutture opache orizzontali di copertura opache con tramittanza termica = 0,38 W/m 2 K = strutture opache orizzontali di pavimento opache con tramittanza termica = 0,42 W/m 2 K = strutture opache verticali con trasmittanza termica = 0,40 W/m 2 K = strutture verticali ed orizzontali divisorie tra edifici adiacenti riscaldati, unità immobiliari confinanti riscaldate o incidenti sull esterno da ambienti non riscaldati con trasmittanza termica = 0,80 W/m2K = chiusure trasparenti con infissi trasmittanza termica = 2,60 W/m 2 K e trasmittanza termica elemento vetrato = 2,1 W/m 2 K 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 13 di 79

14 Richiami Trasmittanza Dove: α i = coefficiente di adduzione interno; α e = coefficiente di adduzione esterno; S = spessore dello strato considerato in metri; λ = conducibilità dello strato considerato. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 14 di 79

15 Richiami Trasmittanza formula più generale Dove: α i = coefficiente di adduzione interno; UNI 6946 α e = coefficiente di adduzione esterno; UNI 6946 S = spessore dello strato considerato in metri; λ = conducibilità dello strato considerato; UNI C = conduttanza dello strato considerato; UNI UNI 1745 r = resistenza dell intercapedine d aria considerata. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 15 di 79

16 Richiami Resistenza termica totale Dove: α i = coefficiente di adduzione interno; α e = coefficiente di adduzione esterno; S = spessore dello strato considerato in metri; λ = conducibilità dello strato considerato; C = conduttanza dello strato considerato; r = resistenza dell intercapedine d aria considerata. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 16 di 79

17 Si definisce: Richiami TRASMITTANZA DELLA STRUTTURA CONSIDERATA Le sue unità dimensionali sono W/m 2 K RESISTENZA TERMICA DELLA STRUTTURA CONSIDERATA Le sue unità dimensionali sono m 2 K/W 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 17 di 79

18 Richiami Flusso di calore: Energia fluita attraverso la parete considerata nell unità di tempo Joule/tempo in altre parole potenza istantanea dispersa Watt. Dove: Q = energia dispersa o fluita attraverso la parete [J]; τ = tempo in secondi; q = potenza istantanea dispersa attraverso la parete; A = area della parete considerata [m 2 ]; U = trasmittanza della parete considerata [W/m 2 K]; T 1 = Temperatura maggiore; T 2 = 21/05/2009 Temperatura minore; Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 18 di 79

19 In regime stazionario il flusso che passa attraverso i vari strati è lo stesso: q q = q = 1 = 2 3 q T 1 T I T II T 2 q 1 Richiami λ 1 λ 2 λ 3 1) q 2 2) q q 3 3) S 1 S 2 S 3 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 19 di 79

20 Sulla base di questa uguaglianza possiamo anche scrivere: q q = q = 1 1) 2) 3) = 2 3 s1 q = T1 λ q s λ 2 s q λ 2 1 = T I T T 3 = T II T2 3 II I q T 1 T I T II T 2 q 1 λ 1 λ 2 λ 3 q Richiami q 2 q 3 S 1 S 2 S 3 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 20 di 79

21 PROFILO DELLE TEMPERATURE Flusso totale disperso dalla parete Profilo delle temperature Flusso disperso dai singoli strati T i q i T 1 Strato liminare interno q 1 T I λ 1 λ 2 λ 3 q 2 q T II Strato liminare esterno T 2 q 3 q e T e S 1 S 2 S 3 T i > T e 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 21 di 79

22 Profilo delle temperature TRACCIAMO IL PROFILO DELLE TEMPERATURE Essendo i Flussi dei singoli strati uguali a flusso totale scriviamo: Uguagliando e risolvendo T l equazioni precedenti 1 T i T I T II T 2 T e q i Strato liminare interno q 1 λ 1 λ 2 λ 3 q q 2 Strato liminare esterno q 3 q e Per Verifica S 1 S 2 S 3 T i > T e 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 22 di 79

23 ALLEGATO M (Allegato I, comma 16 ultimo periodo) Coefficienti di adduzione Norma UNI EN EN ISO 6946 Componenti ed elementi per edilizia Resistenza termica e trasmittanza termica Metodo di calcolo. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 23 di 79

24 D.Lgs recepimento 2006/32/CE Scambio termico verso ambienti non climatizzati 1/3 Norma UNI TS punto 11.2 Il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione, H U, tra il volume climatizzato e gli ambienti esterni attraverso gli ambienti non climatizzati si ottiene come: Dove: b tr,x = fattore di correzione dello scambio termico tra ambienti climatizzato e non climatizzato, diverso da 1 nel caso in cui la temperatura di quest'ultimo sia diversa da quella dell'ambiente esterno. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 24 di 79

25 D.Lgs recepimento 2006/32/CE Scambio termico verso ambienti non climatizzati 2/3 Norma UNI TS punto 11.2 Dove: H iu = è il coefficiente globale di scambio termico tra l'ambiente climatizzato e l'ambiente non climatizzato; H ue = è il coefficiente globale di scambio termico tra l'ambiente non climatizzato e l'ambiente esterno. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 25 di 79

26 D.Lgs recepimento 2006/32/CE Scambio termico verso ambienti non climatizzati 3/3 Norma UNI TS punto 11.2 Per gli edifici esistenti, inassenzadidatidiprogetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori del fattore b tr,x si possono assumere dal prospetto allegato alla norma UNI TS /05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 26 di 79

27 D.Lgs recepimento 2006/32/CE Scambio termico verso il terreno 1/2 Norma UNI TS punto 11.3 Lo scambio termico verso il terreno deve essere calcolato secondo la UNI EN ISO Per gli edifici esistenti, in assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, il coefficiente di accoppiamento termico in regime stazionario tra gli ambienti interno ed esterno è dato da: Dove: A= l'area dell'elemento; U f = trasmittanza termica della parte sospesa del pavimento (tra l'ambiente interno e lo spazio sottopavimento), espressa in W/m 2 K, mentre, b tr,g = dato dal prospetto 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 27 di 79

28 D.Lgs recepimento 2006/32/CE Scambio termico verso il terreno 2/2 Norma UNI TS punto 11.3 Per gli edifici esistenti, inassenzadidatidiprogetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori del fattore b tr,g si possono assumere dal prospetto allegato alla norma UNI TS /05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 28 di 79

29 D.Lgs recepimento 2006/32/CE CALCOLO DEI PONTI TERMICI Norma UNI TS punto Lo scambio termico per trasmissione attraverso i ponti termici può essere calcolato secondo la UNI EN ISO Per gli edifici esistenti, in assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, per alcune tipologie edilizie, lo scambio termico attraverso i ponti termici può essere determinato forfetariamente secondo quanto indicato nel prospetto 4 che prevede l applicazione di un coefficiente percentuale. Nel caso si utilizzino i dati del prospetto 4 questi devono essere riportati nel rapporto finale di calcolo. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 29 di 79

30 VERIFICHE CONDENSA ALLEGATO M (Allegato I, comma 16 ultimo periodo) Norma UNI EN EN ISO del 2003 Prestazione igrometrica dei componenti e degli elementi per l edilizia. Temperatura superficiale interna per evitare l umidità superficiale critica e condensa interstiziale Metodo di calcolo. Norma UNI EN EN ISO del 2004 Prestazione termoigrometrica degli edifici Calcolo e presentazione dei dati climatici Medie mensili dei singoli elementi meteorologici. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 30 di 79

31 VALUTAZIONE PER IL PERIODO ESTIVO ALLEGATO M (Allegato I, comma 16 ultimo periodo) Norma UNI EN EN ISO del 2001 Prestazione termica dei componenti per edilizia Caratteristiche termiche dinamiche Metodi di calcolo Per quanto riguarda la bontà dell inerzia termica di una struttura le bozze delle linee guida che fanno riferimento alla UNI EN ISO riportano la seguente tabella 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 31 di 79

32 VALUTAZIONE PER IL PERIODO ESTIVO ALLEGATO M (Allegato I, comma 16 ultimo periodo) Norma UNI EN EN ISO del 2001 Prestazione termica dei componenti per edilizia Caratteristiche termiche dinamiche Metodi di calcolo Per quanto riguarda la bontà dell inerzia termica di una struttura le bozze delle linee guida che fanno riferimento alla UNI EN ISO riportano la seguente tabella 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 32 di 79

33 VALUTAZIONE PER IL PERIODO ESTIVO ALLEGATO M (Allegato I, comma 16 ultimo periodo) Norma UNI EN EN ISO del 2001 Apporti solari sui componenti opachi Nel calcolo del fabbisogno di calore occorre tenere conto anche degli apporti termici dovuti alla radiazione solare incidente sulle chiusure opache. In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, il fattore di assorbimento solare di un componente opaco può essere assunto pari a: 0,3 0,6 0,9 per colore chiaro della superficie esterna; per colore medio; per colore scuro. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 33 di 79

34 Apporti solari sui componenti opachi Esempio: Solaio con colore chiaro sulla superficie esterna fattore di assorbimento solare = 0.3 Ubicazione Sassari 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 34 di 79

35 Apporti solari sui componenti opachi Esempio: Solaio con colore medio sulla superficie esterna fattore di assorbimento solare = 0.6 Ubicazione Sassari 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 35 di 79

36 Apporti solari sui componenti opachi Esempio: Solaio con colore scuro sulla superficie esterna fattore di assorbimento solare = 0.9 Ubicazione Sassari 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 36 di 79

37 La Condensa Verifica della condensa All interno degli edifici si ha sempre una produzione di vapore che si aggiunge alla quantità presente nell aria umida nelle condizioni termoigrometriche in cui si trova. Tali sorgenti possono essere, ad esempio, le stesse persone che producono mediamente circa 30 g/h di vapore in condizioni di attività normale. LA CONDENSA SUPERFICIALE SI FORMA QUANDO LA TEMPERATURA DELLA PARETE E MINORE DELLA TEMPERATURA DI RUGIADA DELL ARIA UMIDA 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 37 di 79

38 Comma 8 Allegato I D.Lgs 311/06 Condensa pareti opache Verificare l assenza di condensa superficiale e che la condensa interstiziale non sia superiore alla qualità rievaporabile. In mancanza di dati si assume: T interna =20 C Umidità interna = 65% 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 38 di 79

39 DIAGRAMMA PSICROMETRICO ASHRAE Umidità relativa U.R. (%) 30% 50% 70% 100% R A B C 14 C 20 C 25 C 35 C 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 39 di 79

40 DIAGRAMMA PSICROMETRICO ASHRAE Umidità specifica X (g/kg) R 30% 50% R 70% C R B 100% A 6 C 14 C 19 C 25 C 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 40 di 79

41 Verifica della condensa Condensazione Visibile Tale fenomeno si può evitare solo se si aumenta la temperatura superficiale della parete isolandola ulteriormente oppure riscaldando la superficie ad esempio con l'irraggiamento diretto di un corpo scaldante o facendola lambire da una corrente d'aria; un intervento di natura diversa, anche se in termini impiantistici, potrebbe essere quello di deumidificare l'ambiente. In ogni caso occorre comunque facilitare al massimo lo scambio termico tra aria e parete. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 41 di 79

42 Verifica della condensa Condensazione Nascosta La condensazione nascosta e quella che si ha quando il vapore, migrando nei pori della parete, attraversa zone a temperatura più bassa di quella di rugiada, condensando come liquido. Oltre alle alterazioni chimiche dovuti all'acqua alle quali si è già fatto cenno sopra, nella stagione invernale si possono avere temperature tali per cui il liquido solidifica come ghiaccio, aumentando di volume e provocando di conseguenza anche alterazioni meccaniche, cricche, fessure, sgretolamenti.. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 42 di 79

43 Affinità per l'acqua dei materiali edilizi Verifica della condensa La maggior parte dei materiali da costruzione ha grande affinità per le molecole d'acqua; normalmente quest'ultima si deposita sulla superfici delle pareti in opportune condizioni fisiche formando film di liquido mono e poli molecolare. A seconda della natura del materiale l'acqua può penetrare all'interno delle strutture come liquido per capillarità e soprattutto come vapore attraverso i pori per effetto della differenza di pressione parziale che esiste tra gli ambienti separati dalla parete. Condensazione Il fenomeno più pericoloso e al quale quindi va prestata la massima attenzione è quello della condensazione che è opportuno distinguere in visibile o superficiale e nascosta. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 43 di 79

44 Metodo di calcolo Verifica della condensa Legge di Fick La legge di Fick afferma che la portata di massa di vapore che si diffonde in un materiale poroso in una certa direzione, in condizioni stazionarie, è proporzionale al gradienti di pressione parziale ed all'area della superficie nella direzione normale a quella considerata, attraverso un coefficiente dipendente dal materiale, chiamato coefficiente di diffusione o permeabilità Dove: g (kg/m²s) = portata di vapore diffuso per unità di area di parete; p a,p b (Pa) = pressioni parziali del vapor d'acqua nei due ambienti separati dalla parete; δ (kg m/n s = (kg/m s Pa) permeabilità del materiale che compone la parete; S = Spessore dello strato considerato in metri. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 44 di 79 β = coefficiente liminare di diffusione (trascurabili).

45 Metodo di calcolo definizioni Verifica della condensa Resistenza alla diffusione del vapore Dove: δ m (kg m/n s) = (kg/m s Pa) permeabilità del materiale che compone la parete; S = Spessore dello strato considerato in metri. Resistenza alla diffusione del vapore di pareti multistrato 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 45 di 79

46 Verifica della condensa Fattore di resistenza relativo alla diffusione del vapore dato dal rapporto: 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 46 di 79

47 Metodo di calcolo definizioni Verifica della condensa L inverso della Resistenza alla diffusione del vapore si definisce Permeanza Permeanza (formula semplificata). 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 47 di 79

48 Verifica della condensa Metodo di calcolo pressione di vapore di saturazione La pressione di vapore di saturazione può essere espressa in funzione della temperatura con la seguente formula Dove: P vs = pressione del vapore di saturazione espressa in [Pa]; t = temperatura dell aria espressa in [ C]. Pressione di vapore parziale Dove: P v = pressione del vapore parziale espressa in [Pa]; P vs = pressione del vapore di saturazione espressa in [Pa]; 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 48 di 79 = umidità relativa espressa in [%].

49 Verifica della condensa Metodo Grafico LA VERIFICA DI GLASER Per la verifica della diffusione del vapore attraverso le pareti si utilizza il metodo di Glaser. Esso si basa su alcune ipotesi semplificative, e in particolare: 1. Il regime si suppone stazionario; 2. Il modello è monodimensionale; 3. Si suppone che il vapore sia trasportato solamente per diffusione. Di solito si trascurano le resistenze al trasporto convettivo del vapore in corrispondenza delle interfacce pareti interne e/o esterne e l aria e pertanto si pongono p vi e p ve pari alle pressioni parziali del vapore all interno e all esterno dell ambiente. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 49 di 79

50 Verifica della condensa Metodo Grafico LA VERIFICA DI GLASER Se non si ha formazione di condensa risulta g v =costanteeallora l andamento della pressione di vapore in corrispondenza dei vari strati è funzione lineare della resistenza z T. Pressione Resistenza alla diffusione del vapor d acqua 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 50 di 79

51 Verifica della condensa Metodo Grafico LA VERIFICA DI GLASER Se la pressione parziale del vapore, p v, supera la pressione di saturazione, ps, alla temperatura corrispondente allora si ha la formazione della condensa e quindi si dovrà ridurre la portata di vapore g v della quantità di condensa formatasi. Pressione Resistenza alla diffusione del vapor d acqua 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 51 di 79

52 Verifica della condensa Metodo di calcolo LA VERIFICA DI GLASER Non è necessario imporre che la condensa interna dei materiali sia nulla ma è sufficiente imporre che essa, W C sia pari al contenuto massimo di acqua previsto per il dato materiale. Dove: W C = Condensa interna del materiale considerato; W amm = Contenuto di acqua massimo previsto per il materiale considerato; W e = Quantità d acqua vaporizzabile durante la stagione estiva. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 52 di 79

53 Verifica della condensa ANALOGIA CONCETTUALE TRA IL FLUSSO DI CALORE E IL FLUSSO DI VAPORE 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 53 di 79

54 Barriera al vapore Verifica della condensa Materiale Permeabilità δx10 9 Fattore di Resistenza μ Calcestruzzo Kg/m h Pa adimensionale Magro, di sabbia e ghiaia Armato, di sabbia e ghiaia Di argilla espansa (1100 kg/m 3 ) Intonaco Plastico, per esterno Gesso 85 8 Cemento e sabbia Muratura Mattoni pieni Blocchi cementizi 75 9 Laterizio forato /05/2009 Pietra naturale (2000 kg/m 3 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 54 di 79 ) 25 28

55 Pannelli lignei Barriera al vapore Verifica della condensa Materiale δx10 9 μ Legno duro compatto Legno Compensato Truciolare collato Truciolare fortemente collato Fibre minerali Fibra di vetro (30 kg/m 3 ) Fibra di coppa di altoforno (100kg/m 3 ) Materie plastiche Polistirolo espanso (30 kg/m 3 ) Poliuretano espanso (40 kg/m 3 ) Barriere al vapore Polietilene (s=o.1mm) x10 3 Polietilene (s=0.3mm) x10 3 Alluminio (s=0.025mm) 0.190x x10 9 Bitume x /05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 55 di 79

56 Barriera al vapore Schemamuraturaacassettaconinterposto isolante termico e relativo andamento delle temperature interne Stratigrafia: 1=Intonaco 2=Mattone pieno 3=Lana di vetro Andamento delle temperature nella parete C 18,3 C 17,9 C Verifica della condensa Muratura a cassetta con isolante termico interposto T i =20 C Ur i =50% T 1 =T pi =20 14*(1/8)=18,3 C T 2 =18,3 14*(0,02/0,80)=17,9 C T 3 =17,9 14*(0,12/0,81)=15,8 C T 4 =15,8 14*(0,05/0,04)= 1,7 C T 5 = 1,7 14*(0,12/0,81)= 3,8 C T 6 =3,8 14*(0,02/0,69)= 4,2 C 15,8 C T e = 5 C Ur e =80% -1,7 C -3,8 C -4,2 C -5 C 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 56 di 79 Spessore (m)

57 Barriera al vapore Verifica della condensa Sicalcolailvaloredellapressioneparzialedelvaporenelle condizioni di saturazione p s in corrispondenza della superficie di ogni strato di materiale, in funzione della temperatura superficiale di ogni singolo strato utilizzando la formula: 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 57 di 79

58 Barriera al vapore Verifica della condensa Si calcola il valore degli spessori equivalenti di ogni singolo strato di materiale, definiti come il prodotto dello spessore reale del materiale per il corrispondente valore della resistenza al passaggio del vapore del relativo materiale, cioè: s i =s i μ i Fattore di resistenza relativo alla diffusione del vapore dato dal rapporto: 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 58 di 79

59 Barriera al vapore Verifica della condensa P (Pa) Ora è possibile disegnare il diagramma in opportuna scala e verificare la presenza di eventuale formazione di condensa all interno della parete. interno esterno 1051 Formazione di condensa Andamento teorico della Pressione di vapore Pressione di vapore Pressione di vapore di saturazione Intonaco Mattone Lana di Vetro Mattone Intonaco Spessore equivalente µ s(m) 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 59 di 79

60 Barriera al vapore Verifica della condensa Utilizzo di una barriera al vapore in polietilene dello spessore di 0,1 mm posizionata sul lato caldo della parete, cioè partendo dall interno, prima dell isolante termico dal punto di vista termico, tale barriera determina un apporto trascurabile avendo una resistenza termica molto bassa, per cui si può considerare inalterato il valore della trasmittanza e della potenza termica trasmessa attraverso la parete rispetto al caso iniziale descritto. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 60 di 79

61 Barriera al vapore Verifica della condensa Di conseguenza rimangono invariati i valori delle temperature superficiali in corrispondenza di ogni singolo strato della parete e quindi anche l andamento delle stesse, con l unica differenza che si avrà uno strato di materiale in più. Muratura a cassetta con isolante termico interposto e barriera al vapore Andamento delle temperature nella parete C 18,3 C 17,9 C 15,8 C 15,8 C T i =20 C Ur i =50% T e = 5 C Ur e =80% -1,7 C -3,8 C -4,2 C -5 C Spessore (m) Stratigrafia: 1=Intonaco 2=Mattone pieno 3=Lana di vetro 4=Barriera al Vapore 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 61 di 79

62 Barriera al vapore Verifica della condensa Rimanendo inalterato l andamento delle temperature interne alla parete, non cambia il valore della pressione parziale del vapore nelle condizioni di saturazione ps in corrispondenza della superficie di ogni strato di materiale, con la differenza che ora si avrà uno strato di materiale in più: 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 62 di 79

63 Barriera al vapore Verifica della condensa Sicalcolailvaloredeglispessoriequivalentidiognisingolo strato di materiale, definiti come il prodotto dello spessore reale del materiale per il corrispondente valore della resistenza al passaggio del vapore del relativo materiale, cioè s i =s i μ i ; 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 63 di 79

64 Barriera al vapore Andamento delle pressioni di vapore nella parete Verifica della condensa P (Pa) Pressione di vapore Pressione di vapore di saturazione interno Barriera al vapore esterno 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 64 di 79 Spessore equivalente µ s(m)

65 Esempio di calcolo Dati: λ 1 = 1,4W/mK S 1 = 2 cm δ 1 = g/m s Pa= δ 5 C 2 = 5,0W/m 2 K S 2 = 8 cm δ 2 = 37.5 g/m s Pa= δ 4 λ 3 = 0,035W/mK S 3 = 4 cm δ 3 = 3.75 g/m s Pa C 4 = 3,2W/m 2 K S 4 = 12 cm λ 5 = 1,4W/mK S 5 = 2 cm T i = 20 C φ i = 65% T e =3 C φ e = 75% T i T 1,P vs1 T 2,P vs2 T 3,P vs3 T 4,P vs4 T 5, P vs5 T 6,P vs6 Strato liminare interno Verifica Termoigrometrica λ C 1 2 λ C 4 3 λ 5 q S 1 S 2 S 3 T i > T e S 4 S 5 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 65 di 79 T e Strato liminare esterno

66 T i := 20 C T e := 3 C S 1 := 0.02m S 2 := 0.08m S 3 := 0.055m S 4 := 0.12m S 5 := S 1 ϕ i := 65% ϕ e := 75% C 2 := 5.0 W C 4 := 3.2 W λ 1 := 1.4 W λ m 2 K m 2 mk 3 := W λ mk 5 := λ 1 K A 1 := 7m 3m= 21m 2 A 3 := A 1 α i := 7.5 W α e := 25 W m 2 K m 2 K A 2 := 8m 3m= 24m 2 A 4 := A 1 1 S 1 1 S 3 1 S 5 1 R tot Ks3 1 := = U α i λ 1 C 2 λ 3 C 4 λ 5 α e kg tot := R tot = kg Ks 3 S tot := S 1 + S 2 + S 3 + S 4 + S 5 = 0.295m 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 66 di 79

67 Calcolo l'andamento delle temperature considerando che il flusso di calore che at singolo strato e lo stesso che at traversa l'intero muro per cui posso scrivere traversa il 1 S 1 1 S 3 1 S 5 1 R i := R α 1 := R i λ 2 := R 1 C 3 := R 2 λ 4 := R 3 C 5 := R 4 λ e := 5 α e q := 1 T R i T e tot ( ) = kg s 3 q q 1 ( ) R i T 1 T 1 := T i T R i T e = K t 1 := tot K = ( ) R 1 T 2 T 2 := T 1 T R i T e = K t 2 := tot K = ( ) R 2 T 3 T 3 := T 2 T R i T e = K t 3 := tot K = ( ) R 3 T 4 := T 3 T R i T e = K tot T 4 t 4 := K = ( ) R 4 T 5 T 5 := T 4 T R i T e = K t 5 := tot K = ( ) R 5 T 6 T 6 := T 5 T R i T e = K t 6 := tot K Verifica = ( ) 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 67 di 79 R e T 7e T 7e := T 6 T R i T e = K t 7e := tot K = 3

68 Verifica del Glaser t t 1 P vs_1 := Pa e = Pa P v_1 := P vs_1 ϕ i = Pa t t 2 P vs_2 := Pa e = Pa t t 3 P vs_3 := Pa e = Pa P vs_4 := Pa e t t 4 = Pa P vs_5 := Pa e t t 5 = Pa t t 6 P vs_6 := Pa e = Pa P v_6 := P vs_6 ϕ e = Pa 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 68 di 79

69 Verifica numerica della condensa kg kg kg δ 1 := δ ms Pa 2 := 28.5 δ ms Pa 3 := 2.00 ms Pa δ 5 := δ 1 δ 4 := δ 2 S 1 S 2 Ζ tot := + δ 1 δ 2 + S 3 δ 3 + S 4 δ 4 S 5 + = δ 5 m s Calcolo la permeanza 1 Π tot s S 1 := = Ζ Ζ tot m 1 := = δ 1 m s A := 1m 2 Δ p := P v_1 P v_6 = Pa S 2 Ζ 2 := = δ 2 m s g tot := Π tot A Δ p = kg s S 3 Ζ 3 := = δ 3 m s 1 g tot1 := Δ Ζ p = tot kg m 2 s S 4 Ζ 4 := = δ 4 S 5 Ζ 5 := = δ 5 m s m s 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 69 di 79

70 P v_1 = Pa Ζ 1 P v2 := P v_1 Δ Ζ p = Pa P vs_2 = Pa tot Ζ 2 P v3 := P v2 Δ Ζ p = Pa P vs_3 = Pa tot Ζ 3 P v4 := P v3 Δ Ζ p = Pa P vs_4 = Pa tot Ζ 4 P v5 := P v4 Δ Ζ p = Pa P vs_5 = Pa tot Ζ 5 P v6 := P v5 Δ Ζ p = Pa P vs_6 = Pa tot 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 70 di 79

71 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 71 di 79

72 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 72 di 79

73 CRITERI DI SCELTA DEI MATERIALI Tralasciando l importanza del fattore economico, la cosa importante nella scelta dei materiali, SIA IN FASE PROGETTUALE CHE ESECUTIVA, è reperire tutte le certificazioni e le schede tecniche dei prodotti 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 73 di 79

74 CHE COS E UNA CERTIFICAZIONE Il certificato di un ente certificatore attesta, in relazione al prodotto esaminato, che a fronte di: specifiche del materiale (dimensioni, massa, materiale, denominazione commerciale,ecc.); condizioni di prova (temperatura, umidità, intervento eseguito, ecc.); metodo di prova (normative di riferimento); lo stesso ha dato esito alle caratteristiche certificate. ATTENZIONE: un dato certificato non conferisce l assoluta certezza che lo stesso caratterizzerà il materiale che si andrà ad utilizzare in cantiere o comunque una volta in opera. È quindi essenziale, per il prescrittore, conoscere le caratteristiche intime e di utilizzo dei vari Materiali, nonché i corretti parametri di correzione. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 74 di 79

75 Comma 16 Allegato I D.Lgs 311/06 I calcoli e le verifiche necessari al rispetto del presente decreto sono eseguiti utilizzando metodi che garantiscano risultati conformi alle migliori regole tecniche. Si considerano rispondenti a tale requisito le norme tecniche predisposte dagli organismi deputati a livello nazionale o comunitario, quali ad esempio l UNI o il CEN, o altri metodi di calcolo recepiti con decreto del Ministero dello Sviluppo Economico. Per memoria dei progettisti, nell allegato M del presente decreto si riporta l elenco delle norme UNI, rispondenti alle esigenze del presente decreto, attualmente in vigore. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 75 di 79

76 L allegato M afferma che la metodologia di calcolo da adottare deve garantire risultati conformi alle migliori regole tecniche, e a tale requisito risponde la Norma UNI EN ISO Prestazioni igrotermiche dei componenti e degli elementi per l edilizia Temperatura superficiale e consensazione interstiziale Metodo di calcolo (2003). 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 76 di 79

77 La condensazione superficiale In sintesi il metodo prevede il calcolo del Fattore di temperatura limite chenonèaltro che il fattore di temperatura quando la temperatura superficiale della parete interna è uguale alla temperatura di saturazione f Rsi f lim ite = ( θ = θ ) Rsi si sat = θ θ sat i θ θ e e 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 77 di 79

78 Nel caso di elementi piani la condizione di progetto diventa la seguente: U T < 20 8,56 θ e, min Dove la variabile θ e,min è il valore medio mensile della temperatura esterna del mese più freddo dell anno calcolato secondo la norma. U T è la trasmittanza termica totale dell elemento. Se questa diseguaglianza è verificata non c è fenomeno di condensa superficiale. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 78 di 79

79 La condensazione interstiziale La condensazione interstiziale si presenta quando la pressione di vapore P all interno di un componente edilizio raggiunge il valore della pressione di saturazione P sat Affinché non si presenti il fenomeno della condensazione interstiziale è necessario che sia: p sat > Per verificare questa diseguaglianza la norma fornisce un metodo per calcolare il bilancio di vapore annuale e la massima quantità di vapore accumulata dovuta alla condensa interstiziale. Il metodo assume che la struttura sia asciutta all inizio dei calcoli. 21/05/2009 Gruppo Fisica Tecnica Facoltà di Architettura di Cagliari 79 di 79 p