Igrometria delle pareti. condensa superficiale. Origine dell umidità nelle pareti. Effetti dell azione dell umidità. Fabio Peron.

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1 Coro di Fiica Tecnica Ambientale prof. Fabio Peron Effetti dell azione dell umidità Effetto tatico: riduzione reitenza dei materiali Effetto igienico-anitario: muffe, funghi allergie, ama Effetto termoigrometrico: eleati tenori di umidità in ambiente e quindi limitate condizioni di beneere Igrometria delle pareti Effetto etetico: eroioni, farinamenti, muffe, rigonfiamenti, efflorecenze; Effetto termico: diminuzione della reitenza termica e aumento delle diperioni; Effetto termico: incremento dello cambio termico a caua dell intaurari di cambi latenti di energia; Fabio Peron Effetto chimico: reazioni che intereano i ali preenti nei materiali da cotruzione e corroione nel cao di preenza di componenti metallici. Unierità IUAV - Venezia Origine dell umidità nelle pareti Coro di Fiica Tecnica Ambientale prof. Fabio Peron perdite dei itemi di carico dell acqua pioana perdite dalle tubazioni in generale rialita capillare dal terreno; condena uperficiale pioggia pinta dalla falda in preione acqua di cotruzione condena uperficiale condena intertiziale Fabio Peron Unierità IUAV - Venezia

2 La produzione di apore d acqua negli ambienti La condena uperficiale Origine Cottura cibi: pentola in ebollizione, coperta, diametro 20 cm pentola in ebollizione, coperta, diametro 20 cm quantità (kg/ 0-6 ) quantità (kg/ora) 0,9 0,3492 Doccia calda Bagno caldo in aca 83 0,2988 Panni tei ad aciugare (kg 5) 55 0,98 Cibi caldi in taola, per perona 4 0,044 Trapirazione Perona: in ripoo in attiità leggera in laoro leggero in laoro peante o ginnatica ,0504 0, ,3996 Gli ambienti interni deono eere entilati o in maniera naturale e attraero dipoitii meccanici econdo le dipoizioni di norma. Eleate concentrazioni di apore d acqua e preenza di punti freddi ull inolucro portano a formazione di condena e di coneguenza alla compara di efflorecenze e muffe. Specie in un bagno o in una cucina dee eere tenuta otto controllo la produzione di apore t=20 C, u.r. 60% t r = 2 C Come i forma la condena La condena uperficiale La condena uperficiale Se la temperatura di una qualiai uperficie dell inolucro di un ambiente è inferiore o uguale alla temperatura di rugiada dell in eo contenuta, i ha la formazione di condena uperficiale. In termini di temperatura i ha: condena uperficiale: aenza di condena: per icurezza meglio: t i t r t i >t r t i >t r +-2 C La teo fenomeno può eere decritto in termini di preioni parziali: condena uperficiale: aenza di condena: per icurezza meglio: p,i p at,i p,i <p at,i p i <0.7p i In edifici di ecchia cotruzione, con inolucro poco iolato, il richio di condenazione uperficiale è olitamente mitigato dalla baa tenuta all dei erramenti (pifferi), che fa ì che negli ambienti abitati l umidità relatia ia peo molto baa (intorno al 30 40%). Queto grazie alla ridotta umidità aoluta dell che dall ambiente eterno trafila negli ambienti abitati. In cao di otituzione dei erramenti con nuoi erramenti a eleata tenuta dell e/o di umidificazione inernale dei locali, la condenazione uperficiale tende a manifetari facilmente ulle uperfici interne dei tamponamenti opachi. imedi poibili, meglio e attuati contetualmente: ono: - entilazione meccanica controllata dei locali, finalizzata a limitare l umidità relatiadeilocali(ade.al50%,maoneroainterminidifabbiognoenergetico per ricaldamento, pecie e non ben controllata e/o non aociata al recupero di calore, e non empre riolutia) - l aggiunta di iolamento termico (efficace anche in termini di fabbiogno energetico, ma riolutia olo in cao di interento u tutti gli elementi dell inolucro a richio) in particolare in corripondenza dei ponti termici

3 La temperatura di rugiada La «Preione di rugiada» la temperatura di rugiada i può ricaare utilizzando il diagramma picrometrico B= 4,5, C, 00% U A= 20 C, 70% U la preione di aturazione (funzione della ola temperatura) può eere coniderata anche come preione di rugiada. Dalla tabella ita i poono ottenere i alori della preione parziale alle diere temperature. Preione di aturazione e preione parziale Coro di Fiica Tecnica Ambientale prof. Fabio Peron Dai dati perimentali i poono ricaare equazioni che decriono l andamento della preione di aturazione in funzione della temperatura. p = 60.5e p = 60.5e t t t t t<0 C: 0 C <t condena intertiziale Quando la preione di apore raggiunge quella di aturazione i ha condena. t[ C] e p [Pa] la preione parziale del apore p in può eere ricaata dalla definizione di umidità relatia ϕ nota appunto U e la preione di aturazione p. U = p p T p = U p Fabio Peron Unierità IUAV - Venezia

4 Traporto di calore e maa in parallelo Diffuione attraero una parete emipermeabile Traporto di apore con p i > p e forza motrice: gradiente di preione parziale = Π =,glob = + + Δp i Δx effetto: fluo di apore: g = Π( pi - pe ) permeanza: preioni parziali ulle interfacce:,n p( n+) = pn ( pi p,glob n n e ) Traporto di calore tramittanza: K = = glob + α i λ con T i > T e forza motrice: gradiente di temperatura = effetto: fluo di calore: q = K( t i - te ) + + temperature ulle interfacce: Δt Δx n + λ n αe n T( n+) = Tn (Ti T glob e ) Conideriamo due ambienti eparati da una parete emipermeabile e ammettiamo che una pecie chimica abbia diere concentrazioni nelle due parti. La relazione di Fick i può criere nella eguente forma g& ip = ( p ip è il coefficiente di diffuione in termini di preione parziale nel materiale che cotituice la barriera emipermeabile. Tale coefficiente prende in genere il nome di permeabilità alla pecie ieima del materiale componente il etto. Il rapporto ip / i può denominare permeanza mentre il uo inero / ip i può denominare reitenza del etto alla tramiione per diffuione i i - p2i ) 2 p i g& i p 2i x Il diagramma di Glaer Il diagramma di Glaer Il apore in fluo attraero la parete può condenare e la preione parziale raggiunge quella di aturazione. Per erificare e all interno di una parete edilizia aenga il fenomeno della condena intertiziale i può ricorrere ad un procedimento grafico che i dee a Glaer. Si traccia il profilo di temperatura e da queto i traccia quello di preione di aturazione e lo i confronta con il profilo di preione parziale. n T( n+) = Tn (Ti T glob,n p( n+) = pn ( pi p,glob e e ) ) p =, n f ( t ) n Ipotei tramiione di materia per ola diffuione; regime tazionario; fluo monodirezionale; materiali omogenei e iotropi; proprietà indipendenti da temperatura e concentrazione di H 2 O. Dati di partenza Temperatura interna e eterna t i, t e ; Umidità relatia interna e eterna U i U e, da cui ricaare preioni apore p i, p e Conducibilità, permeabilità e peore dei dieri tati;

5 Il diagramma di Glaer Il diagramma di Glaer temperatura [ C] preione aturazione [Pa] preione apore [Pa] 200 parete eterna t i 20 U i 0,5 pi 2342,05 laterizio t e -5 U e 0,9 pe 42,09 Temp. peore acia conduc. condutt e. ter. perm e. ap. materiale [mm] [mm] [W/mK] [W/m 2 K] [m 2 K/W] [kg/mpa]x0 2 [m 2 Pa/kg]x0-2 [ C] parete -5,00 378,98 42,09 adduzione eterna 0 23,26 0,043-4,56 378,98 435,27 eterno 5 5 0,9 0,07 9,38 0,006-4,39 396,26 440,88 mattoni forati ,68 0,368 23,44 0,007-0,66 5,48 582,09 politirene etruo ,036,667,04 0,0577 6,28 34,73 852,79 mattoni forati ,36 0,222 3,25 0,0026 8,53 62,38 237,39 interno ,7 0,02 8,75 0,0008 8,75 7,03 266,76 adduzione interna 8,4 0,23 20, tot 2,460,tot 0,073 20,00 7, ,05 K 0,406 Π 3,639 Pre. Vap. [Pa] Pre. Sat. [Pa] Temperatura [ C] 5.00 laterizio ep laterizio Speore [mm] Preione di apore [Pa] Proprietà dei materiali Il diagramma di Glaer: formazione di condena intertiziale o δ = permeabilità al apore del materiale [kg/(m Pa)]. μ d = permeabilità al apore dell pari a kg/(m Pa). = fattore di reitenza al apore del materiale [adimenionale]; è il rapporto tra la reitenza al apore ϑ i dello ϑe trato di materiale coniderato e la reitenza fi di = uno trato di di eguale peore Per alori di μ eleatiimi (barriere ϑi apore) ϑe i aume = peore equialente; peore di uno trato d di reitenza pari a quella dello trato di materiale coniderato di peore [m] =, mat i T mat max fi, mat mat μ = = = mat d = d = = μ mat mat = μ mat = d parete eterna t i 20 U i 0,5 pi 2342,05 laterizio cl t e -5 U e 0,9 pe 42,09 materiale pe. acia conduc. [mm] [mm] [W/mK] Condutt. [W/m 2 K] re. ter. Perm. Vap. 0 2 e. ap. x0-2 [m 2 K/W] [kg/mpa] [m 2 Pa/kg] Temp. [ C] Pre. Vap. [Pa] pre. at. [Pa] parete -5,00 378,98 42,09 adduzione eterna 0 23,26 0,043-4,39 378,98 440,89 eterno 5 5 0,9 0,07 9,38 0,006-4,6 399, 448,78 calcetruzzo ,68 0,235 2,75 0,0582-0,84 3,9 574,39 lana di roccia ,045, 92 0,0003 4,83 34,47 688,6 mattoni forati ,36 0, ,002 7,97 60, ,29 interno ,7 0,02 8,75 0,0008 8,27 7,03 20,89 adduzione interna 8,4 0,23 20, tot,773,tot 0,063 20,00 7, ,05 K 0,564 P 5,886

6 La formazione di condena Eliminazione della condena intertiziale: barriera al apore Temperatura [ C] temperatura [ C] preione aturazione [Pa] preione apore [Pa] Preione parziale e di aturazione i interecano: i ha formazione di condena cl Speore [mm] lana laterizio La cura della preione parziale non è corretta dee eere ritracciata. Come fare?? Preione di apore [Pa] Per eliminare il fenomeno della condena all'interno della parete occorre inerire prima del punto di inizio della condenazione un materiale aente eleata reitenza al paaggio del apore. Si utilizzano ottili fogli di materiali come la carta trattata con bitume, fogli di materia platica oppure fogli di alluminio, che ono quai impermeabili al apore;quetotratoprendeilnomedibarriera al apore. Queto proedimento riulta efficace olo e la barriera è ituata nella parte calda della parete prima del punto di inizio della condenazione (ad eempio ulla faccia calda dell'iolante) ed inoltre e la reitenza della barriera al apore è ufficientemente eleata. Lo peore delle barriere al apore è un dato intrineco ad ogni prodotto commerciale, pertanto l'utente non può cegliere liberamente, all interno di una data produzione, lo peore e quindi la reitenza al apore nece. L introduzione di una barriera al apore dee eere fatta in ede di progetto in quanto è impoibile inerirla quando la parete è già cotruita. Queto fatto motra di per è la reponabilità che il progettita i aume e l importanza di eeguire una erifica del comportamento termoigrometrico della parete in ede progettuale. Formazione di condena: barriera al apore Formazione di condena: barriera al apore temperatura [ C] 5.00 temperatura [ C] preione aturazione [Pa] preione apore [Pa] preione aturazione [Pa] preione apore [Pa] 200 Temperatura [ C] 5.00 lana laterizio Preione di apore [Pa] Temperatura [ C] 5.00 lana laterizio Preione di apore [Pa] cl Speore [mm] cl Speore [mm] No coì non funziona: barriera ul lato caldo dell iolante empre!!

7 Il diagramma di Glaer Il diagramma di Glaer: accumulo della condena Il fluo di apore per unità di area attraero una parete può eere epreo come i è ito dalla relazione eguente: g = Π( pi - pe ) g ( pi - pe) = Con le ipotei ite in particolare lo tato tazionario il fluo di apore è cotante attraero la parete fino a quando non i ia condena. In termini infiniteimi i può criere la relazione eguente: g = dp d In un diagramma in cui i riporti in acia la reitenza al apore e in ordinata la preione parziale l andamento della preione parziale è rappreentato da una retta. La tea proprietà i ha per un diagramma in cui i riporti in acia una grandezza proporzionale alla reitenza come lo peore di equialente Sd. E poibile ottenere una alutazione della condena e dell eaporazione che interea mee per mee la parete. Sulla bae di queti dati i ottiene un accumulo totale annuale. E neceario che tale accumulo ia nullo. Valori limite di condena ammiibili Materiali preenti nel mercato Tutta l acqua condenata dee in ogni cao eaporare durante il periodo primaerile-etio La normatia preede un limite maimo di 500 g/m 2 di condena nel periodo inernale. In tabella ono riportati ulteriori alori limite per materiali enibili. Carta bitumata Fogli di alluminio Fogli di polimeri Guaine Bituminoe Guaine Trapiranti Microporoe a più trati Guaine Trapiranti HDPE (tipo Tyek ) F. Peron Unierità IUAV Venezia

8 Materiali preenti nel mercato Eliminazione della condena intertiziale: dipoizione trati Guaine Bituminoe Impermeabilizzanti tradizionali, Non trapiranti, Ottima reitenza meccanica, Guaine Trapiranti Microporoe a più trati Buone caratteritiche del prodotto nuoo Lamina funzionale facilmente danneggiabile Non i edono rotture lamina interna nel tempo Poibile delaminazione a medie temperature! Attenzione agli UV! Guaine Trapiranti HDPE (tipo Tyek ) Ottima diffuione apore Buone proprietà meccaniche Proprietà mantenute nel tempo Poibilità in erione per efficienza energetica Le pareti dotate di uno trato coibente poto in poizione intermedia hanno un comportamento igrometrico che dee eere erificato attentamente, e quai empre deono eere dotate di barriera al apore, per eliminare la poibilità di danni douti alla condenazione intertiziale. Il comportamento migliora e gli trati di materiale poti tra l ambiente interno e l iolante hanno reitenza al apore eleata e reitenza termica baa (come ad eempio il cl) e e gli trati poti tra l'iolante e l ambiente eterno hanno reitenza al apore baa e reitenza termica relatiamente alta (come ad eempio i laterizi aleolati). In otanza, la equenza (nel ero interno - eterno) cl - coibente - laterizio i comporta meglio, dal punto di ita igrometrico, della equenza laterizio - coibente cl. Nella tagione etia inoltre ciò rende più facile la migrazione ero l'eterno del apore eentualmente condenato durante l'inerno. F. Peron Unierità IUAV Venezia La trapirabilità La trapirabilità Sulla trapirabilità delle murature è bene fare alcune coniderazioni fondate ulla fiica e non u leggende metropolitane:. In un alloggio di tre perone engono prodotti in media 0 litri di apore/giorno per le attiità dometiche 2. Ciò ignifica che i dee maltire il apore prodotto attraero la entilazione degli alloggi Speo, i pena che un uperiolamento, ia indice di cara e non nulla trapirabilità delle pareti riolte all eterno e che ciò ia la caua di fenomeni di condenazione - quindi muffe all interno degli alloggi. In realtà la corretta trapirabilità di una parete è utile per eitare fenomeni di condena intertiziale F. Peron Unierità IUAV Venezia F. Peron Unierità IUAV Venezia Membrane trapiranti e guaine a baa permeabilità

9 La trapirabilità La trapirabilità La ditinzione tra freni, barriere o membrane trapiranti è indicatia. E importante aere chiara la differenza eitente tra i dieri materiali, e aper quindi indiiduare doe i poano realizzare ituazioni critiche per il funzionamento dei pacchetti di chiuura (e. parete, copertura, olaio). F. Peron Unierità IUAV Venezia F. Peron Unierità IUAV Venezia La permeabilità al apore dei materiali La permeabilità al apore dei materiali La norma UNI035:994 Materiali da cotruzione. Conduttiità termica e permeabilità al apore propone dei alori da utilizzare quando non eitano pecifiche tecniche per il materiale. δ a permeabilità al apore nell interallo di U 0 50% -campo aciutto (Glaer) δ u permeabilità al apore nell interallo di U 50 95% -campo umido Può eere utile anche la norma UNI EN 2524 Materiali e prodotti per edilizia Proprietà igrometriche -Valori tabulati di progetto F. Peron Unierità IUAV Venezia F. Peron Unierità IUAV Venezia

10 Permeabilità al apore: miura ASTM tandard E 96: Dry cup metodo 50% - 0% - medio 25% wet cup metodo 50% - 00% - medio 75% Altri alori 35%, 45%, 85%, 95% La permeabilità i può miurare utilizzando un campione di area e peore noti che epari due ambienti a differente umidità relatia e quindi differente preione parziale di apore. Il fluo di apore attraero il campione in condizioni tazionarie è determinato per ia graimetrica (ASTM tandard E 96). F. Peron Unierità IUAV Venezia