Calcolo della trasmittanza di una parete omogenea

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1 Calcolo della trasmittanza di una parete omogenea Le resistenze liminari Rsi e Rse si calcolano, noti i coefficienti conduttivi (liminari) (o anche adduttanza) hi e he, dal loro reciproco. (tabella secondo UNI 6946:1999) L analisi del fenomeno convettivo si riduce alla definizione di hi e he

2 Resistenza termica superficiale Rs La Resistenza termica superficiale di una parete può anche essere calcolata utilizzando la relazione, dove: hc = coefficiente convettivo espresso in W/m 2 K hr = coefficiente radiativo espresso in W/m 2 K Calcolo del coefficiente radiativo hr = ε hro ε = emissività della superficie hro = coefficiente radiativo del corpo nero (W/m²K) Calcolo del coefficiente convettivo Nel caso in cui sia nota la velocità del flusso d aria che lambisce la superficie, il valore del coefficiente hc è ricavabile, in funzione della velocità del vento v espressa in m/s dalla relazione: hc = v

3 Emissività di alcuni materiali

4 Resistenza termica superficiale esterna Rse

5 Resistenza termica superficiale esterna Rsp Nel caso in cui le superfici degli elementi non siano piane (presenza di elementi sporgenti o protuberanze rispetto alla parete) il valore della Resistenza termica liminare deve essere modificato tenendo conto delle differenti geometrie. Dove: Rs = resistenza termica superficiale della parete piana, espressa in m²k/w Ap = superficie definita dallo sviluppo della protuberanza espressa in metri A = superficie piana di riferimento espressa in metri

6 Calcolo della trasmittanza di una parete non omogenea La trasmittanza U è definita dall'inverso della somma delle resistenze degli strati e delle intercapedini che costituiscono la parete: 1/hi = resistenza termica di ammissione in cui hi è il coefficiente liminare della superficie interna della struttura misurata in W/m²K s/λ = resistenza termica di uno o più strati di materiale omogeneo, in cui s è lo spessore misurato in m, e λ è la conduttività termica del materiale misurata in W/m²K 1/C = resistenza termica di strati di materiale non omogeneo (per esempio mattone forato), in cui C è la conduttanza dello strato espressa in W/m²K 1/Ca = resistenza termica di eventuali intercapedini d aria, espressa in m²k/w 1/he = resistenza termica di emissione in cui he è il coefficiente liminare sulla faccia esterna della parete misurata in W/m²K

7 Trasmittanza e Resistenza termica di murature e solai Murature e solai UNI 10355: 1994 UNI EN 1745: 2005 Per il calcolo della trasmittanza di murature e solai: La UNI EN ISO 1745:2005 non sostituisce la UNI 10355:1994. Pertanto l utilizzo di quest ultima è legittimo, perché la UNI EN ISO 1745 non è stata sottoposta alla revisione del CTI. I produttori di laterizi e blocchi possono usare entrambe le norme per definire le caratteristiche termiche dei prodotti, tuttavia, a seconda che si utilizzi l una piuttosto che l altra, arriveranno a stabilire dei valori di λ diversi (perché le 2 normative sono basate su metodi completamente differenti). Sarebbe auspicabile scegliere un materiale che avesse la certificazione di prodotto (secondo il D.M. 102 del 05/05/98 Modalità di certificazione delle caratteristiche e delle prestazioni energetiche degli edifici e degli impianti ad essi connessi ), tuttavia i certificati non sono così semplici da trovare.

8 Il regime termico dinamico La condizione di benessere termico che si realizza in edifici con involucro dotato di adeguata inerzia termica, soprattutto in stagioni intermedie ed estive, è legata alla proprietà della parete di smorzare e sfasare l onda di temperatura esterna nella sua propagazione verso l ambiente interno. Attualmente manca un quadro normativo completo per il calcolo della prestazione energetica in regime estivo dell edificio, come quello disponibile per il calcolo invernale. In attesa di un più articolato e dettagliato metodo di calcolo della prestazione energetica estiva, caratterizzata da un regime termico tipicamente dinamico, a causa della periodicità dell apporto solare, la legislazione vigente si limita a fissare alcuni parametri che hanno influenza sui consumi energetici di questo periodo. La trasmittanza termica periodica Y IE (W/mqK) è il parametro che valuta la capacità di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nell arco delle 24 ore. Il calcolo della trasmittanza termica periodica è il risultato del rapporto di due numeri complessi, cosa che può risultare di non facile esecuzione da parte del progettista sfornito di adeguati strumenti software.

9 Il regime termico dinamico Si ritiene la trasmittanza termica periodica (Y IE ), valutata in un periodo di 24 ore, il parametro più idoneo in alternativa alla verifica della massa superficiale. Rispetto al parametro massa superficiale, la trasmittanza termica periodica risulta più rappresentativa del comportamento della parete in regime termico dinamico. Infatti, pareti con gli stessi valori di massa superficiale, spessore e trasmittanza termica stazionaria presentano prestazioni termiche differenti se valutate in regime termico variabile. La trasmittanza termica periodica è legata al fattore di decremento o fattore di attenuazione (f d ). La trasmittanza termica periodica si calcola attraverso la seguente relazione: Y IE = f d x U regime stazionario

10 f d è il fattore di attenuazione (o decremento) calcolato come il rapporto tra il flusso termico in condizioni reali ed il flusso termico in assenza di accumulo di calore riferiti alla medesima stratigrafia. f d = qmax/q max Il flusso termico in condizioni reali (qmax) introduce il concetto periodico-dinamico. Esso si calcola attraverso la soluzione dell equazione generale della conduzione del calore in regime variabile (periodico-dinamico). Il flusso termico in assenza di accumulo di calore (q max) è pari al prodotto della trasmittanza termica in regime stazionario (U) per la differenza di temperatura tra il valore massimo esterno ed il valore interno (T(e max, i)): q max = U x T(e max, i) L intervallo di valori del fattore di attenuazione (f d ) è compreso tra 0 e 1. 0 corrisponde alla situazione limite di totale accumulo di calore 1 corrisponde alla situazione limite di accumulo di calore nullo

11 Conduttanza, Trasmittanza e Resistenza termica R = Resistenza termica: è la resistenza della parete al passaggio del calore [m²k/w] C = Conduttanza: è l attitudine della parete a farsi attraversare dal calore [W/m²K] (non tiene conto degli strati liminari) T = Trasmittanza: è l attitudine della parete a farsi attraversare dal calore [W/m²K] (tiene conto degli strati liminari) Resistenza termica [m²k/w] Conduttanza [W/m²K] Trasmittanza termica [W/m²K] U = 1 C = 1 S 1 + Σ + hi λ he R = λ S S λ 1 Rtot 1 R A piccoli valori di Trasmittanza corrispondono elevati valori di isolamento A grandi valori di Resistenza corrispondono elevati valori di isolamento termico R tot = Rsi + Rcond + Rse Rsi = resistenza liminare interna Rse =resistenza liminare interna

12 Resistenza termica di intercapedini d aria (UNI EN ISO 6946:1999) I valori (indicati nelle schede successive) si applicano ad intercapedini d aria quando: queste sono limitate da 2 facce effettivamente parallele e perpendicolari alla direzione del flusso termico e con una emissività non < di 0,8. il loro spessore (nella direzione del flusso termico) è minore del 10% delle altre 2 dimensioni e comunque minore di 0,3 m*. non scambiano aria con l ambiente interno. (Se non sono rispettate le condizioni sopra menzionate, utilizzare i procedimenti dell appendice B della norma UNI EN ISO 6946) * un semplice calcolo della trasmittanza termica non è possibile per componenti contenenti intercapedini di spessore > 0,3 m. I flussi termici dovrebbero essere determinati preferibilmente con un bilancio termico (vedere ISO/DIS13789)

13 Resistenza termica di intercapedini d aria (UNI EN ISO 6946:1999) Resistenza termica di intercapedini d aria: 3 CASI INTERCAPEDINE D ARIA NON VENTILATA INTERCAPEDINE D ARIA DEBOLMENTE VENTILATA INTERCAPEDINE D ARIA FORTEMENTE VENTILATA

14 1. INTERCAPEDINE D ARIA NON VENTILATA Una intercapedine d aria non ventilata è quella in cui non vi è una specifica configurazione affinché l aria possa attraversarla.

15 Attenzione! In base alla tabella precedente un intercapedine d aria di 10 cm in una parete verticale ha una Resistenza termica pari a 0,16 m²k/w Uno strato di isolante (per esempio XPS avente λ= 0,035 W/mK) di 10 cm offre invece una Resistenza termica pari a 2,86 m²k/w 10 cm aria R= 0,18 m²k/w 10 cm XPS R= 2,86 m²k/w La Resistenza termica di uno strato di XPS da 10cm è 19 volte superiore rispetto a uno strato d intercapedine d aria del medesimo spessore

16 Un intercapedine d aria non separata dall ambiente esterno da uno strato isolante ma con delle piccole aperture verso l ambiente esterno, deve essere considerata come intercapedine non ventilata se queste aperture non sono disposte in modo da permettere un flusso d aria attraverso l intercapedine e se non sono maggiori di: 500 mm² per metro di lunghezza (per le intercapedini d aria verticali) (area delle aperture per metro di lunghezza) 500 mm² per metro quadrato di superficie (per intercapedini d aria orizzontali) (superficiedelle aperture per metro quadrato di parete)