QUADERNO TECNICO N.3

Transcript

1 AFONTERMO RASANTE TERMICO RIFLETTENTE EFFICACIA - EFFICIENZA LA MANIERA PIU SEMPLICE DI ISOLARE TERMICAMENTE QUADERNO TECNICO N.3 CONDENSA SUPERFICIALE E INTERSTIZIALE 2 PARTE AFON CASA COLLABORAZIONE SCIENTIFICA CON: CNR DI PISA 0

2 4 Condensa interstiziale ESEMPIO di calcolo con AFONTERMO La Norma UNI EN ISO fornisce metodi per la valutazione del rischio di condensazione interstiziale dovuta alla diffusione del vapore acqueo. Tale metodo è considerato poco affidabile per la maggior parte dei componenti, ergo deve essere visto più come un metodo di valutazione, piuttosto che altro. Le innumerevoli semplificazioni, hanno la tendenza di favorire la verifica per isolanti non traspiranti a cella chiusa, incentivando l installazione di quest ultimi all esterno o comunque lontani il più possibile dalla superficie interna. Il metodo non tiene di conto: -variazione delle proprietà dei materiali in funzione del contenuto di umidità allo stato liquido all interno dei materiali; -la risalita capillare e il trasporto di umidità allo stato liquido all interno dei materiali; -il movimento dell aria nei componenti, attraverso fessure o intercapedini; -la capacità igroscopica dei materiali; La stessa norma inoltre riporta: Di conseguenza il metodo può essere applicato solo a strutture nelle quali questi fenomeni possono essere considerati trascurabili. Inoltre il metodo indicato dalla norma non fornisce una previsione accurata delle condizioni igrometriche all interno della struttura in opera (Par. 6.1 UNI EN ISO 13788). Al Par. 6.3 UNI EN ISO 13788, sono indicate ulteriori limitazioni delle fonti di errore: a) La conduttività termica dipende dal contenuto di umidità nei materiali. Nel processo di condensazione/evaporazione viene ceduta/assorbita una certa quantità di calore. Questo modifica la distribuzione delle temperature e i valori a saturazione, condizionando quindi la quantità di acqua condensata o evaporata; b) L impiego di proprietà costanti dei materiali costituisce un approssimazione; c) In molti materiali si può verificare assorbimento capillare e trasporto di acqua liquida, che possono cambiare la distribuzione dell umidità; d) I movimenti dell aria attraverso i materiali dell edificio, giunti, fessure o intercapedini, possono cambiare la distribuzione dell umidità per trasporto convettivo del vapore. Anche la pioggia o l acqua prodotta dalla fusione della neve possono influenzare le condizioni igrometriche; e) Le reali condizioni al contorno non sono costanti nell arco di un mese; f) La maggior parte dei materiali è almeno in parte igroscopica e può assorbire vapore d acqua; g) Si assume che il trasporto di vapore sia monodimensionale; h) Ad eccezione degli elementi di copertura, si trascurano gli effetti della radiazione solare e radiazione a lunghezza d onda elevata. 1

3 Prima di procedere con l esempio, è necessario valutare le fonti di errore, e valutare se il metodo può essere considerato valido per i materiali dell esempio numerico in oggetto (vedi Tab. 1 Parte) CONDUCIBILITA TERMICA IN FUNZIONE DEL CONTENUTO D ACQUA UNI Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore La conduttività è per definizione la quantità di energia che per conduzione attraversa nell unità di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di temperatura. Conduttività Temperatura Densità Messa in opera Umidità All aumentare della temperatura, un isolante tradizionale è soggetto ad una riduzione dei propri legami ionici (rottura dei legami), ergo l aumento di energia trasmessa. La norma prevede di determinare un valore medio λ di laboratorio ad una data temperatura pari a θ=10 C. Ogni isolante è tenuto insieme da legami ionici, atti a contrastare il passaggio di energia, per effetto del mantenimento della neutralità della carica del materiale stesso. In virtù della percentuale di umidità, invecchiamento, costipamento, si deve applicare una maggiorazione m per determinare il valore di conducibilità utile di calcolo che si riferisca al frattile 90%. Quindi la scelta del materiale deve considerare anche il quantitativo di U.R. predominante e più sfavorevole per un determinato ambiente. AFONTERMO non modifica le proprie proprietà al variare del contenuto di umidità, poiché interagisce con essa in maniera naturale ed irreversibile. RISALITA CAPILLARE Quando vi sono condizioni di risalita capillare evidente dalle fondazioni, sarebbe opportuno effettuare un risanamento, poiché tal fenomeno modifica in maniera rilevante i valori di conducibilità dei materiali sensibili al contenuto d acqua. Tale fenomeno colpisce la parete a livello globale, e non dipende dal singolo materiale. PONTI TERMICI La presenza di ponti termici, genera vie preferenziali alla trasmissione del calore, modificando l andamento delle isoterme. 2

4 L applicazione di AFONTERMO, date le sue proprietà di omogeneità e isotropia del prodotto garantisce l eliminazione dei ponti termici. IGROSCOPIA DEI MATERIALI L igroscopia di un materiale, è la capacità di assorbire molecole d acqua presenti nell ambiente circostante. La tendenza di tali materiali è quella di diminuire il tasso di umidità di uno spazio chiuso. AFONTERMO è un materiale igroscopico e idrofobo, o meglio assorbe umidità rimanendo completamente asciutto. Per effetto delle eccessive semplificazioni della norma, non è possibile definire per intero le proprietà di AFONTERMO. Difatti la UNI EN ISO sottostima la qualità dei buoni materiali, che siano traspiranti e igroscopici. Volendo comunque applicare il metodo della suddetta norma, si devono accettare le condizioni stazionarie, atte a governare l intero problema.. In tale ipotesi considerando il fatto, che AFONTERMO è anticondensa per quanto riportato in precedenza, è lecito considerare per la determinazione del diagramma delle temperature, il valore di conducibilità del materiale (0,06 W/mK) e non quello equivalente (0, W/mK). D altronde in tale verifica non entra in gioco la riflettanza, quanto l onda rifratta (penetrante) nel mezzo (materiale). La norma prevede di considerare gli spessori degli strati equivalenti all aria ferma µ d. Strati d (m) λ (W/mK) µ δ* (kg/(m h Pa)) AFON TERMO 0,006 0,060 5,0 134,0 Intonaco interno 0,02 0,9 10,0 67,0 Mattoni pieni 0,3 0,72 20,0 33,5 Intonaco esterno 0,02 0,9 10,0 67,0 0,346 -Pressioni di saturazione: p sat (20 C) = 2337 Pa p sat (-5 C) = 402 Pa -Calcolo delle pressioni parziali: Pi = Pv,sat (θi) x UR int. = 2337 Pa x 0,65 = 1519,05 Pa Pe = Pv,sat (θe) x UR est. = 402 Pa x 0,90 = 361,80 Pa p = 1157,25 Pa -Conoscendo la diffusività al vapore dell aria ferma, si determina R d tot: R d1 = L1/δ1 = 0,006*5 / ^-9 = ,6 (Pa m² h / kg) R d2 = L2/δ2 = 0,02*10/ 67 10^-9 = (Pa m² h / kg) R d3 = L3/δ3 = 0,30*20 / 33,5 10^-9 = (Pa m² h / kg) R d4 = L4/δ4 = 0,02*10 / 67 10^-9 = (Pa m² h / kg) R d tot = R d1 + R d2 + R d3 + R d4 = (Pa m² h / kg) 3

5 -Calcolo del flusso di vapore acqueo per parete multistrato: j p = = n R a 1 d, a J = 6,24 10^-6 kg/(h*m 2 ) [kg/(h*m 2 )] -Determinazione grafico delle pressioni parziali: pvi = 1519,05 Pa p v,1 = p v,i (L1/δ1) j = 1519,05 ( ,6 6,24 10^-6) = 1517,653 Pa p v,2 = p v,1 (L2/δ2) j = 1517,653 ( ,24 10^-6) = 1499,02 Pa p v,3 = p v,2 (L1/δ1) j = 1499,02 ( ,24 10^-6) = 381,40 Pa p v,4 = p v,3 (L1/δ1) j = 381,40 ( ,24 10^-6) = 361,80 Pa -Determinazione del flusso specifico di calore: R tot = 0,731 m² K/W θ = 25 C q = θ/ R tot = 34,194 W/m² -Determinazione grafico delle temperature all interno del componente: θ1 = θi 0,13 q = 15,55 C θ2 = θ1 (L1/λ1) q = 12,13 C θ3 = θ2 (L2/λ2) q = 11,37 C θ4 = θ3 (L3/λ3) q = -2,87 C θ5 = θ4 (L4/λ4) q = -3,63 C Infine per verifica: θe = θ5 0,04 q = -5,0 C Il materiale non lavora sulla superficie a contatto con l aria bensì nello spessore. Bisogna tenere conto del proprio valore di rifrazione. Il maggiore salto termico con l utilizzo di AFONTERMO, avviene nella muratura. Ciò è di gran lunga favorevole per la per la parete: il materiale attribuisce elevatissima resistenza per effetto della riflettanza (λeq), ma se si considera il suo comportamento nello spessore, occorre considerare il valore λ dedotto dalle prove di laboratorio (in cond. stazionarie) facenti capo al Metodo della Piastra Calda (dunque coerente nei confronti dell onda rifratta). 4

6 -Determinazione grafico delle pressioni di saturazione: Per θ 0 C: Pv,sat (θ1) = 610,5,, = 1759,988, Pv,sat (θ2) = 610,5, = 1410,25, Pv,sat (θ3) = 610,5, = 1341,393 Pv,sat (θ4) = 480,46 Pa (valore tabellato) Pv,sat (θ5) = 451,06 Pa (valore tabellato) Pressioni di saturazione Pressioni parziali La verifica deve essere svolta per ogni mese dell anno Non avviene condensa interstiziale nel mese dove è massimo θ, non avviene condensa nell intero anno. 5 Condensa interstiziale Ulteriori Riflessioni sul metodo indicato nella norma UNI EN ISO Ulteriori riflessioni devono evidenziare almeno altre fonti di errore della norma citata: -L umidità di costruzione si sia asciugata completamente (materiali asciutti) -Si trascura lo scambio di calore latente -Si trascura l effetto delle radiazioni termiche -Si trascurano le precipitazioni meteoriche 5

7 L applicazione di AFONTERMO non preclude la considerazione di questi fattori, benché ininfluenti sulle proprietà del materiale. Essendo il periodo invernale, quello prevalentemente indicato per la formazione delle condense, sarebbe necessario progettare stratigrafie con permeabilità degli strati, che siano dello stesso ordine dello strato posto in adiacenza o interconnesso. Permeabilità molto diverse tra loro di due strati adiacenti, comporta inevitabilmente una concentrazione di vapore all interfaccia dello strato che offre meno permeabilità, di conseguenza uno smaltimento ancor più lento, per cui risulterebbero non più trascurabili: lo scambio di calore latente, dipendenza delle proprietà dei materiali dal contenuto di umidità, oltre ad altre condizioni al contorno. Il vapore che attraversa il pacchetto edilizio dipende dalle condizioni igrometriche dell ambiente interno. Quest ultime variano a seconda dei casi, e non sono mai costanti. Inoltre è necessario ricordare, che il vapore entra nel pacchetto isolante per tutto il periodo invernale, e potrà asciugare nel periodo estivo, in funzione della propria permeabilità. Se tale isolante è dotato di elevata resistenza alla diffusione del vapore, non è detto che potrà asciugare completamente, di conseguenza la sua conducibilità termica dipenderà dal contenuto di umidità. Il flusso di calore è determinato con la legge di Fick: -Condizione di regime stazionario e moto monodimensionale -Ciascuno strato è approssimabile ad una membrana semi-permeabile Flusso di vapore attraverso una parete multistrato g massa di vapore che fluisce nell unità di tempo per area unitaria di superficie isobarica nelle direzioni decrescenti delle pressioni parziali (kg/s m²). pi pressione parziale interna di vapore (Pa) pe pressione parziale esterna di vapore (Pa) sd spessori equivalenti (m) 1/δpi e 1/δpe, sono trascurabili, pertanto la pressione di vapore parziale sulla faccia interna ed esterna del componente, si assumono uguali alla pressione parziale del vapore dell aria a contatto delle superfici. 6

8 Si riporta la seguente tabella: E anche necessario ricordare, se uno strato è dotato di elevatissima resistenza al vapore, e la sua permeabilità è inferiore di almeno volte quella dello strato adiacente, è lecito pensare che vi sia un interruzione alla diffusione del vapore. E impensabile che una barriera al vapore costituita da un foglio di alluminio, possa ridurre la pressione parziale e non annullarla. D altronde l introduzione nella muratura di tutto ciò che ostacoli il naturale deflusso di vapore, comporta inevitabilmente delle conseguenze, chiamando in causa altri fenomeni che potrebbero esplicare deterioramento dell elemento edilizio. Segnali evidenti, ci vengono spesso forniti dalle bolle che si formano ad esempio a tergo dello strato di pittura esterna non traspirante (al quarzo). Ciò ci deve fare rendere conto che il fenomeno del vapore è sempre attivo, anche se invisibile. Sono numerosi i casi in cui sono applicati isolanti a celle chiuse, ergo accumulo di vapore che non potrà aspettare di essere smaltito dallo strato meno permeabile, (di conseguenza il problema della diffusione non potrà più essere trattato in maniera monodimensionale ed in regime stazionario), ma gran parte condenserà per scambio di calore latente, affiorando sulla parte interna del componente edilizio se di spessore limitato, altrimenti persistente all interno della stratigrafia (con riduzione del grado di isolamento). 7