Trasmittanza termica

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1 Trasmittanza termica Che cosa è la trasmittanza termica Trasmissione del calore e trasmittanza termica La trasmittanza termica secondo la norma UNI EN ISO 6946/2008 Il calcolo della trasmittanza secondo l attuale norma UNI EN ISO 6946/2008 Le resistenze termiche superficiali Conduttività termica dei materiali Resistenza termica delle intercapedini d'aria Trasmittanza e isolamento termico Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008 Le adduttanze La conduttanza Influenza del materiale isolante sul valore della trasmittanza Tecniche di isolamento di una parete perimetrale Trasmittanza di alcuni tipi di parete perimetrale Esempi di calcolo per una parete a cassavuota Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico

2 Che cosa è la trasmittanza termica La trasmittanza termica è una prestazione degli elementi edilizi che permette di valutare il livello di isolamento termico che essi sono in grado di offrire. Visualizzazione delle dispersioni termiche mediante indagine termografica. Il prospetto dell edificio denuncia la presenza di ponti termici tra i pannelli e la vistosa fuoriuscita di calore da una finestra lasciata aperta. Le macchie di colore che appaiono sulle pareti viste di scorcio dipendono da effetti fotografici e non sono significative ai fini dell indagine termografica.

3 Trasmissione del calore e trasmittanza termica Ogni corpo tende a essere attraversato dal calore, dando vita a scambi termici con l ambiente circostante. Nel caso di un elemento divisorio di un edificio (per esempio una parete che divida un ambiente interno dall esterno), gli scambi termici tendono a livellare la temperatura esterna t e con quella interna t i. Calore trasmesso attraverso una parete che separa due ambienti a temperatura diversa.

4 Trasmissione del calore e trasmittanza termica Lo scambio termico può avvenire per: conduzione è la trasmissione di calore attraverso un materiale o più materiali a contatto. In edilizia si valuta mediante la conduttività termica dei materiali. Il riscaldamento di un estremità di una sbarra metallica provoca un flusso di calore dal margine più caldo a quello più freddo, fino al raggiungimento dell equilibrio termico.

5 Trasmissione del calore e trasmittanza termica Lo scambio termico può avvenire per: convezione è la propagazione del calore attraverso liquidi o gas. In edilizia interessa soprattutto le intercapedini dei muri a cassavuota o dei serramenti a vetrocamera. Moti convettivi all interno di una massa di acqua riscaldata inferiormente.

6 Trasmissione del calore e trasmittanza termica Lo scambio termico può avvenire per: irraggiamento è l effetto della porzione di energia radiante che colpisce una superficie riscaldandola. In edilizia interessa in particolar modo il riscaldamento delle superfici esposte al Sole. La radiazione solare fornisce un apporto di calore, attraverso il fenomeno dell irraggiamento e della convezione.

7 La trasmittanza termica secondo la norma UNI EN ISO 6946/2008 La norma UNI EN ISO 6946/2008 prescrive di semplificare il complesso stu- dio delle modalità di scambio termico mediante una grandezza fisica chiamata trasmittanza termica (U ). Viene definita come flusso di calore che attraversa una superficie uni- taria sottoposta a differenza di temperatura pari a 1 K. L unità di misura della trasmittanza termica è: W/(m 2 K) ovvero watt per ogni metro quadro di area dell elemento edilizio in esame e per ogni grado di differenza di temperatura tra la sua faccia interna (in genere più calda) e la sua faccia esterna (in genere più fredda).

8 La trasmittanza termica secondo la norma UNI EN ISO 6946/2008 La trasmittanza termica è legata alle proprietà caratteristiche dei materiali che costituiscono l elemento costruttivo e alle condizioni di scambio termico di tale elemento edilizio rispetto all aria interna e a quella esterna (le resistenze termiche superficiali che definiscono lo scambio termico liminare). La trasmittanza termica viene indicata con: U o U m quando riguarda una parete U w quando riguarda una finestra U g quando riguarda una lastra di vetro U f quando riguarda un telaio di serramento

9 La trasmittanza termica secondo la norma UNI EN ISO 6946/2008 Nel calcolo del fabbisogno energetico degli edifici compare la lettera H che rappresenta il coefficiente di dispersione per trasmissione attraverso un elemento di separazione tra la zona termica interna e l esterno e che si misura in W/K. Vale dunque la relazione: H = S U dove S è la superficie dell elemento di separazione.

10 Il calcolo della trasmittanza secondo l attuale norma UNI EN ISO 6946/2008 La norma UNI EN ISO 6946/2008 ha introdotto nuove formule per il calcolo della trasmittanza delle pareti che differiscono dalle formule previste nelle precedenti modalità di calcolo (ma tuttora in uso) per la simbologia adottata e per i valori delle grandezze da usare per il calcolo.

11 Il calcolo della trasmittanza secondo l attuale norma UNI EN ISO 6946/2008 PARETE MONOSTRATO SENZA INTERCAPEDINE D ARIA PARETE A PIÙ STRATI SENZA INTERCAPEDINE D ARIA PARETE A PIÙ STRATI CON INTERCAPEDINE D ARIA

12 Il calcolo della trasmittanza secondo l attuale norma UNI EN ISO 6946/2008 SIGNIFICATO DELLE VARIABILI R si R se λ 1, λ 2... λ n R a S 1, S 2... S n Resistenza termica superficiale interna Resistenza termica superficiale esterna Conduttività termica di ciascuno strato costituente la parete Resistenza termica delle intercapedini d aria Spessore di ciascuno strato

13 Il calcolo della trasmittanza secondo l attuale norma UNI EN ISO 6946/2008 TIPO DI PARETE NELLA FORMULA COMPARE... monostrato λ 1 n strati λ 1, λ 2... λ n a cassavuota λ 1, λ 2... λ n e R a

14 Il calcolo della trasmittanza secondo l attuale norma UNI EN ISO 6946/2008 Il rapporto S/λ esprime la resistenza termica di ogni singolo strato che costituisce la parete, cioè la sua capacità di opporsi al passaggio del calore. In termini matematici la trasmittanza può dunque essere definita come l inverso della somma delle resistenze termiche dei vari strati che compongono l elemento edilizio e delle resistenze superficiali interna ed esterna.

15 Le resistenze termiche superficiali Le resistenze termiche superficiali R si e R se rappresentano la resistenza al passaggio del calore causata dal contatto del mezzo gassoso (aria) su 1 m 2 di superficie della parete quando la differenza di temperatura tra il mezzo gassoso e la parete è di 1 K. L unità di misura è: m 2 K/W

16 Le resistenze termiche superficiali La resistenza termica superficiale interna R si è lo scambio termico superficiale dovuto ai moti convettivi dell aria dell ambiente interno che viene a contatto con la faccia interna della parete. La norma UNI EN ISO 6946/2008 assegna alla resistenza termica superficiale interna il seguente valore convenzionale: R si = 0,10 m 2 K/W

17 Le resistenze termiche superficiali La resistenza termica superficiale esterna R se è lo scambio termico superficiale dovuto all azione degli agenti atmosferici (vento) che vengono a contatto con la faccia esterna della parete. La norma UNI EN ISO 6946/2008 assegna alla resistenza termica superficiale esterna il seguente valore convenzionale: R se = 0,4 m 2 K/W

18 Conduttività termica dei materiali La conduttività termica λ, chiamata anche conducibilità, è una proprietà dei materiali che esprime la loro attitudine a trasmettere il calore. Essa è data dal rapporto tra il flusso di calore che attraversa il materiale e la differenza di temperatura che ne è la causa: λ = Φ/At L unità di misura è: W/(m K)

19 Conduttività termica dei materiali La conduttività di un materiale si misura calcolando la quantità di calore che attraversa perpendicolarmente 1 m 2 di superficie di un materiale spesso 1 m quando la differenza di temperatura tra le due facce è 1 K.

20 Conduttività termica dei materiali CONDUTTIVITÁ TERMICA DI ALCUNI MATERIALI Materiale Massa volumica λ (W/m K) (kg/m 3 ) Rame Alluminio Vetro Metacrilato ,19 Legno di conifera 500 0,13 Calcestruzzo ,6 Cls alleggerito con argilla espansa ,45 Polistirolo espanso 10 0,044 Poliuretano espanso 30 0,03 Vetro cellulare 130 0,055 Lana di roccia 30 0,04

21 Conduttività termica dei materiali I materiali che hanno la proprietà di avere valori di conduttività molto bassi si chiamano isolanti termici. Campioni di poliuretano espanso in lastre. Il poliuretano è un ottimo isolante termico. Feltri, pannelli e fibre sfuse di lana di roccia. Gli isolanti di fibre minerali danno luogo a diverse categorie di prodotti con caratteristiche termoisolanti e fonoassorbenti.

22 Resistenza termica delle intercapedini d aria La resistenza termica delle intercapedini d aria R a esprime l attitudine a opporsi al passaggio del calore dello strato gassoso contenuto all interno delle intercapedini verticali dei muri a cassavuota. È data dal rapporto tra lo spessore S e la conduttività termica h e rappresenta la quantità di calore che attraversa 1 m 2 di un materiale spesso S e avente λ = 1, quando At = 1.

23 Resistenza termica delle intercapedini d aria VALORI CONVENZIONALI DI R a SECONDO LA NORMA UNI EN ISO 6946/2008 Spessore dello strato verticale Valore di R a (m 2 K/W) di aria che forma l intercapedine (m) 0,05 0,11 0,010 0,15 0,015 0,16 0,025 0,16 0,050 0,16 0,100 0,16 0,300 0,16

24 Trasmittanza e isolamento termico Quanto minore è la trasmittanza, tanto maggiore è l isolamento termico dell elemento divisorio. Quanto maggiore è lo spessore dell elemento divisorio, tanto minore è la trasmittanza. Quanto minore è la conduttività dei materiali che compongono l elemento divisorio, tanto minore è la trasmittanza.

25 Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008 La norma UNI EN ISO 6946/2008 ha introdotto nuove formule per il calcolo della trasmittanza delle pareti che differiscono dalle formule previste nelle precedenti modalità di calcolo (ma tuttora in uso) per la simbologia adottata e per i valori delle grandezze da usare per il calcolo. Le formule per il calcolo della trasmittanza di una parete usate prima dell entrata in vigore dell attuale UNI EN ISO 6946/2008 sono riportate qui di seguito.

26 Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008 PARETE MONOSTRATO SENZA INTERCAPEDINE D ARIA PARETE A PIÙ STRATI SENZA INTERCAPEDINE D ARIA PARETE A PIÙ STRATI CON INTERCAPEDINE D ARIA

27 Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008 SIGNIFICATO DELLE VARIABILI α 1 α 2 λ 1, λ 2... λ n C S 1, S 2... S n Adduttanza interna (o scambio termico superficiale o liminare) Adduttanza esterna (o scambio termico superficiale o liminare) Conduttività termica di ciascuno strato costituente la parete Conduttanza termica dell intercapedine d aria Spessore di ciascuno strato

28 Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008 TIPO DI PARETE NELLA FORMULA COMPARE... monostrato λ 1 n strati λ 1, λ 2... λ n a cassavuota λ 1, λ 2... λ n e C

29 Le adduttanze Le adduttanze (o scambi termici superficiali o liminari o coefficienti di ad- duzione) α 1 e α e sono i reciproci delle resistenze termiche superficiali R si e R se che compaiono nelle formule introdotte dall attuale norma UNI EN ISO 6946/2008. Le adduttanze rappresentano la quantità di calore che viene ceduta dal mezzo gassoso (aria) a 1 m 2 di superficie della parete quando la differenza di temperatura tra il mezzo gassoso e la parete è di 1 K. L unità di misura è: W/(m 2 K) Secondo le precedenti modalità di calcolo, alle adduttanze venivano in genere assegnati i valori di: α = 1 7,7 W/(m 2 K) α = e 25 W/(m 2 K)

30 La conduttanza Il coefficiente C chiamato conduttanza è il reciproco della resistenza termica delle intercapedini d aria R a che compare nelle formule dell attuale norma UNI EN ISO 6946/2008. La conduttanza rappresenta la quantità di calore che attraversa uno strato gassoso contenuto all interno delle intercapedini verticali dei muri a cassavuota avente un area di 1 m 2 quando la differenza di temperatura tra le superfici è di 1 K. L unità di misura è: W/(m 2 K) Secondo le precedenti modalità di calcolo, alla conduttanza veniva in genere assegnato il valore di: C = 6,4 W/(m 2 K)

31 Influenza del materiale isolante sul valore della trasmittanza La soluzione più comune per incrementare l isolamento termico delle pareti perimetrali è quella di aggiungere all involucro esterno dei materiali isolanti termici che, in quanto tali, sono dotati di bassi valori di conduttività. Copertura isolata termicamente e impermeabilizzata, mediante spruzzatura di poliuretano espanso.

32 Influenza del materiale isolante sul valore della trasmittanza Intercapedine di muratura a cassavuota sottoposta a iniezione di resina ureica espansa in sito. Posa di pannelli isolanti rigidi a base di perlite espansa.

33 Influenza del materiale isolante sul valore della trasmittanza Spessori S di materiali termoisolanti necessari per ottenere una riduzione della trasmittanza di circa 0,4 W/(m 2 K) Materiali termoisolanti λ(w/m K) S(m) Lana di roccia 0,04 0,10 Legno 0,13 0,33 Cls di argilla espansa 0,45 1,13 Mattoni 0,8 2,00 Calcestruzzo 1,6 4,00 Granito 3,5 8,75 Per esempio, un rivestimento di lana minerale dello spessore di 10 cm consente di abbassare la trasmittanza termica di circa 0,4 W/(m 2 K).

34 Tecniche di isolamento di una parete perimetrale PARETE A CASSAVUOTA CON INTERCAPEDINE INTERAMENTE RIEMPITA DI MATERIALE ISOLANTE

35 Tecniche di isolamento di una parete perimetrale PARETE A CASSAVUOTA CON INTERCAPEDINE SOLO PARZIALMENTE RIEMPITA DA UN PANNELLO DI MATERIALE ISOLANTE

36 Tecniche di isolamento di una parete perimetrale ISOLAMENTO ESTERNO A CAPPOTTO

37 Tecniche di isolamento di una parete perimetrale PARETE VENTILATA (COMPORTAMENTO ESTIVO) PARETE VENTILATA (COMPORTAMENTO INVERNALE)

38 Trasmittanza termica di alcuni tipi di parete perimetrale Trasmittanza termica di alcuni tipi di murature.

39 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA DI UNA PARETE A CASSAVUOTA MEDIANTE LE FORMULE INTRODOTTE DALLA NORMA UNI EN ISO 6946/2008 Consideriamo il caso di una parete costituita da più strati con intercapedine d aria.

40 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota FORMULA PER IL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA SIGNIFICATO E VALORE DELLE VARIABILI R si Resistenza termica superficiale interna 0,10 m 2 K/W R se Resistenza termica superficiale esterna 0,04 m 2 K/W λ 1 Conduttività termica dell intonaco interno 0,7 W/(m K) λ 4 Conduttività termica dell intonaco esterno 1,16 W/(m K) λ 2 e λ 3 Conduttività termica del mattone forato dello strato interno e di quello esterno 0,4 W/(m K) R a Resistenza termica dell intercapedine d aria (in questo caso strato d aria verticale) 0,15 m 2 K/W

41 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota CALCOLO

42 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA DI UNA PARETE A CASSAVUOTA MEDIANTE LE FORMULE PRECEDENTI ALLA NORMA UNI EN ISO 6946/2008 Consideriamo il caso di una parete costituita da più strati con intercapedine d aria.

43 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota FORMULA PER IL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA SIGNIFICATO E VALORE DELLE VARIABILI α 1 Adduttanza interna 7,7 W/(m 2 K) α e Adduttanza esterna 25 W/(m 2 K) λ 1 Conduttività termica dell intonaco interno 0,7 W/(m K) λ 4 Conduttività termica dell intonaco esterno 1,16 W/(m K) λ 2 e λ 3 Conduttività termica del mattone forato dello strato interno e di quello esterno 0,4 W/(m K) C Conduttanza termica dell intercapedine d aria (in questo caso strato d aria verticale) 6,4 W/(m 2 K)

44 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota CALCOLO

45 Esempi di calcolo per una parete a cassavuota CONFRONTO Parete a cassavuota costituita da più strati con intercapedine d aria Calcolo con norma UNI EN ISO 6946/2008 Calcolo con norma precedente 1,081 W/(m 2 K) 1,041 W/(m 2 K) I risultati ottenuti differiscono leggermente a causa dei diversi valori che i due metodi attribuiscono alla resistenza termica superficiale esterna R se e a quella dell intercapedine d aria R a.

46 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA DI UNA PARETE CON INTERPOSTO ISOLANTE TERMICO MEDIANTE LE FORMULE INTRODOTTE DALLA NORMA UNI EN ISO 6946/2008 La sezione rappresenta una parete a cassavuota nella cui intercapedine è stato interposto un pannello semirigido di fibra di roccia dello spessore di 5 cm.

47 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico FORMULA PER IL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA SIGNIFICATO E VALORE DELLE VARIABILI R si Resistenza termica superficiale interna 0,10 m 2 K/W R se Resistenza termica superficiale esterna 0,04 m 2 K/W λ 1 Conduttività termica dell intonaco interno 0,7 W/(m K) λ 5 Conduttività termica dell intonaco esterno 1,16 W/(m K) λ 2 e λ 4 λ 3 R a Conduttività termica del mattone forato dello strato interno e di quello esterno Conduttività termica dello strato di materiale isolante Resistenza termica dell intercapedine d aria (in questo caso strato d aria verticale) 0,4 W/(m K) 0,4 W/(m K) 0,15 m 2 K/W

48 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico CALCOLO

49 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA DI UNA PARETE CON INTERPOSTO ISOLANTE TERMICO MEDIANTE LE FORMULE PRECEDENTI ALLA NORMA UNI EN ISO 6946/2008 La sezione rappresenta una parete a cassavuota nella cui intercapedine è stato interposto un pannello semirigido di fibra di roccia dello spessore di 5 cm.

50 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico FORMULA PER IL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA SIGNIFICATO E VALORE DELLE VARIABILI α 1 Adduttanza interna 7,7 W/(m 2 K) α e Adduttanza esterna 25 W/(m 2 K) λ 1 Conduttività termica dell intonaco interno 0,7 W/(m K) λ 5 Conduttività termica dell intonaco esterno 1,16 W/(m K) λ 2 e λ 4 Conduttività termica del mattone forato dello strato interno e di quello esterno 0,4 W/(m K) λ 3 C Conduttività termica dello strato di materiale isolante Conduttanza termica dell intercapedine d aria (in questo caso strato d aria verticale) 0,04 W/(m K) 6,4 W/(m 2 K)

51 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico CALCOLO

52 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico Dunque la presenza del materiale termocoibente ha sostanzialmente dimezzato il valore della trasmittanza. Ovviamente, se lo spessore del pannello fosse ancora maggiore, o se il pannello fosse costituito da materiale dotato di una conduttività termica ancora minore, come, per esempio, il poliuretano espanso (λ = 0,028 W/(m 2 K)), il valore della trasmittanza si ridurrebbe ulteriormente, a tutto vantaggio del risparmio energetico.

53 Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico CONFRONTO Parete a cassavuota costituita da più strati con intercapedine d aria con interposizione di uno strato termoisolante Calcolo con norma UNI EN ISO 6946/2008 Calcolo con norma precedente 0,459 W/(m 2 K) 0,452 W/(m 2 K) I risultati ottenuti differiscono leggermente a causa dei diversi valori che i due metodi attribuiscono alla resistenza termica superficiale esterna R se e a quella dell intercapedine d aria R a.