Università di Roma La Sapienza. Interventi di efficienza energetica

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1 L isolamento delle pareti trasparenti

2 Introduzione Importanza delle superfici trasparenti per un ambiente confortevolmente vivibile: visione dell ambiente circostante ruolo critico nell illuminazione naturale ruolo critico per i carichi termici Un attenta scelta dei componenti vetrati, oltre a consentire un integrazione i ambientale più corretta, può comportare una diminuzione dei consumi di combustibile convenzionale, contribuendo alla riduzione i dell emissione i di sostanze inquinanti in atmosfera

3 Dispersione termica Università di Roma La Sapienza Per quanto riguarda la trasmissione i del calore, la doppia vetratura è una soluzione molto efficace Rispetto alla vetratura semplice dimezza la dispersione di calore per conduzione La vetratura con intercapedine (vetro-camera) è pero di gran lunga la migliore dal punto di vista dell efficienza energetica

4 Caratteristiche delle vetrature con intercapedine/1 Gli spessori usualmente utilizzati sono: mm fino a 19 mm, maggiore è l intercapedine d aria minore risulta la trasmittanza termica Il disidratante ha 2 funzioni: -adsorbire selettivamente l umidità ambientale contenuta t nell intercapedine al momento della sigillatura finale -eliminare quella minima quantità di umidità che nel tempo tende ad infiltrarsi

5 Caratteristiche delle vetrature con intercapedine/2 È possibile diminuire ulteriormente la trasmittanza sostituendo l aria presente nell intercapedine con gas nobili (Argon, Kripton)

6 Il triplo vetro Il risultato del doppio vetro può essere ancora migliorato con un triplo vetro Svantaggi pratiche: e difficoltà costi incremento degli spessori degli infissi difficoltà di tenute stagne ottenere in Svezia già da alcuni anni sono utilizzati come vetrature standard tripli vetri con U-value pari a W/m2K

7 Vetri trattati Per un ulteriore miglioramento delle performance termiche del vetro bisogna intervenire sulla trasmissione per radiazione Un vetro chiaro normale trasmette in quasi tutto lo spettro solare, dall ultravioletto all infrarosso, tra 80 e 90% della radiazione incidente la trasparenza alla luce visibile è necessaria per la luminosità degli ambienti la trasparenza alla radiazione NIR (Near Infrared Radiation) porta al riscaldamento degli ambienti la radiazione LIR emessa dagli arredi e da altri oggetti viene assorbita dal vetro e successivamente ceduta in parte all interno, in parte all esterno

8 Vetri trattati

9 Vetri trattati Le soluzioni presentate vengono abbinate nelle doppie vetrate, con un vetro riflettente all esterno e vetro low-e all interno, con le superfici trattate poste all interno dell intercapedine è la disposizione energeticamente più efficiente

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11 Vetri trattati

12 Vetri trattati Altro vantaggio dei vetri low-e: eliminazione della parete fredda

13 Utilizzo di finestre a doppio vetro e intercapedine L esempio mostra il procedimento di valutazione dei benefici provenienti dalla sostituzione di una finestra a singolo vetro con una a doppio vetro con intercapedine (o, anche, a vetro camera) Obiettivo 1: diminuire il flusso termico disperso dalla superficie vetrata Obiettivo 2: evitare la condensazione dell umidità e quindi: ridurre il carico termico dell aria da climatizzare evitare la diminuzione dell illuminazione naturale

14 Procedimento di calcolo Il procedimento consiste, essenzialmente, nel confronto tra le configurazioni pre- e postintervento: 1. Calcolo della dispersione termica con finestra a singolo vetro 2. Calcolo della dispersione termica con finestra a vetro-camera

15 Procedimento di calcolo/2 1. Differenza tra le configurazioni: potenza termica risparmiata 2. Calcolo l del corrispondete quantitativo annuo di energia risparmiata: risparmio energetico 3. Valutazione del risparmio economico e del tempo di payback

16 Espressione e di calcolo: co o singolo o vetro L espressione che definisce la potenza termica di trasmissione di calore attraverso una finestra a singolo vetro è la seguente: W = U g S T U g = s vetro λ vetro h ariaest. + 1 h ariaint. W = potenza termica di trasmissione del calore U g = trasmittanza termica della finestra a singolo vetro S = superficie della finestra T = differenza di temperatura interno-esterno media stagionale s vetro = spessore del vetro λ vetro = conducibilità termica del vetro h = conduttanza convettiva dell aria (interna ed esterna)

17 Espressione di calcolo: vetro camera Si riporta il caso del vetro camera perché più complesso. Da esso è facilmente valutabile il caso del doppio vetro. W U = U g c g c = S T 1 h ariaint s + 2 vetro λ vetro rispetto alla formula precedente si aggiungono i seguenti fattori: ( h rad + h gas + ) 1 h ariaest U g-c = trasmittanza termica della finestra con vetro camera h rad = conduttanza radiativa h gas = conduttanza convettiva del gas dell intercapedine tra i due vetri λ interc = conducibilità termica del mezzo tra i due vetri Nel caso di doppio vetro non sono presenti i termini resistivi del gas

18 Valutazione del risparmio energetico Dalla differenza tra le due configurazioni si ottiene il risparmio di potenza di dispersione Q risp e quindi (tramite le ore di caldaia) del calore con l espressione semplificata: W = ( U g U g c ) S T Qrisp = W hcaldaia Se non sono noti il T medio stagionale del territorio o le ore caldaia si può valutare direttamente il risparmio energetico annuo sfruttando la definizioneione di GradiGiorno: Q risp ( U U ) S 24 = GG g g c

19 Valutazione del risparmio economico Dal calcolo del calore risparmiato si ottiene agevolmente il calcolo del risparmio economico: Risp = Q risp Cos comb RGMS PCI f att f att = fattore di attualizzazione del costo dell energia PCI = potere calorifico inferiore del combustibile adoperato Cos comb = costo del combustibile Si ottiene poi facilmente il periodo di payback: Payback = Inves / Risp

20 Esempio progettuale di un intervento di isolamento di pareti trasparenti

21 Esempio di sostituzione di finestre L esempio ha come fine l illustrazione di un caso pratico di intervento di risparmio energetico e di valutazione della convenienza di una metodologia di progettazione a monte Sia il seguente caso in studio: Superficie vetrata di dimensioni: 1,2 x 2,5 (3m 2 ) Spessore vetro: 8 mm Conducibilità del vetro: 1,13 W/mK GradiGiorno della località: 1415 (Roma) Trasmittanza termica valutata: U g =5,6 W/m 2 K

22 Valutazione del risparmio energetico Si supponga di sostituire la finestra con una finestra tipo vetrocamera Considerando i seguenti dati: RGMS = 70% Costo del metano = 88 c /m 3 PCI del metano 10,4 kwh/ m 3 f att =5% prezzo delle finestre con vetro camera: 80 /m 2.

23 Valutazione del risparmio energetico/2 Nuova trasmittanza termica valutata: U g-c =3,5 W/m 2 K Risparmio energetico: 210 kwh t /anno Risparmioi economico: 26,66 /anno Costo dell intervento: 240 Payback time: circa 8 anni

24 Ipotesi di progettazione ex-novo con vetro camera Università di Roma La Sapienza Qualora il caso in esame si riferisse ad una progettazione di infissi ex-novo, il costo dell intervento dovrà essere decurtato del costo delle finestre di tipo standard Si consideri, infatti, la progettazione di un edificio per il quale sono previsti infissi a doppio vetro Nell ipotesi, invece, di inserire delle finestre a vetro camera l investimento consisterà nella differenza di prezzo tra le due tipologie i di finestra

25 Calcolo del risparmio Le due conduttanze valgono: Trasmittanza termica per doppio vetro (2 cm): U g-d = 5 W/m 2 K Trasmittanza termica per vetro camera: U g-c =3,5W/m 2 K

26 Calcolo del risparmio/2 Per i costi di realizzazione si ha (finestra 3 m 2 ): : prezzo delle finestre con doppio vetro (2 cm): 180 prezzo delle finestre con vetro camera: 240 /m 2 Differenza di investimento: 60 /m 2 Si ottiene quindi il risparmio conseguibile (finestra 3 m 2 ): Risparmio economico: 18 /anno Payback time: 3,3 anni Lasceltadifinestreavetrocameraèpraticamente indiscutibile