QUADERNO TECNICO N.2

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Lamberto Coppola
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1 AFONTERMO RASANTE TERMICO RIFLETTENTE EFFICACIA - EFFICIENZA LA MANIERA PIU SEMPLICE DI ISOLARE TERMICAMENTE QUADERNO TECNICO N.2 ISOLARE, RIFLETTERE, TRASPIRARE REGIME STATICO E REGIME VARIABILE AFON CASA COLLABORAZIONE SCIENTIFICA CON: CNR DI PISA 0

2 1 Sistema Edificio - Involucro L involucro edilizio è senz altro il sistema cui dipendono le dispersioni termiche; all aumentare di quest ultime bisogna fare ricorso ad impianti sempre più energivori, seppur performanti. Un involucro molto disperdente, è causa di formazione di muffe e condense, che compromettono la salubrità dell aria, di conseguenza la salute delle persone che vivono all interno dell involucro stesso. Riqualificare l involucro significa migliorare il confort abitativo sia in inverno, che in estate, e ricorrere all utilizzo dell impianto solo quando occorre, per ripristinare la temperatura interna a seguito di ricambi d aria. Il confort abitativo, è la percezione della condizione ottimale in ogni mese dell anno. Difatti le esigenze dell utente mutuano con le stagioni: INVERNO Sensazione di tepore Elevato grado di isolamento termico dell involucro ESTATE Sensazione di freschezza Elevata inerzia termica, bassa diffusività termica ANNO INTERO Umidità relativa interna entro valori poco percepibili dall utente ( 65%) Il raggiungimento del confort abitativo, è il risultato di una idonea progettazione, ma soprattutto della scelta della qualità dei prodotti impiegati. 2 PERIODO INVERNALE REGIME STATICO Obiettivi progettuali imposti nella stagione invernale (di riscaldamento) Valori elevati di Rt (bassi valori di Ut) - 1 t pi > t R - 2 Attenuazione della riduzione di T( C) nello spessore - 3 In INVERNO sono valide le ipotesi stazionarie, in cui la quantità di calore dispersa è costante nel tempo, e in ogni strato, poiché le temperature esterne sono fissate ai valori medi di ogni mese, e quella interna è nota dalla categoria di Edificio. 1 Il parametro che identifica il grado di isolamento termico è la Resistenza termica Rt, in alternativa la Trasmittanza termica Ut = 1/Rt. 2 All aumentare di Rt, è minore il flusso di calore disperso, per cui t pi assume valori maggiori. Deve risultare quest ultima maggiore della temperatura di rugiada (t R ), affinché non si formi la condensa superficiale. La temperatura di rugiada dipende dalla temperatura interna e dall umidità relativa interna. 3 All aumentare di t pi (conseguente all aumento di Rt), sono garantiti profili della pressione di saturazione più favorevoli. 1

3 Dunque un materiale dotato di bassissima conducibilità termica riesce a soddisfare i 3 requisiti fondamentali per garantire il confort interno. Ciò non basta, poiché bisognerebbe identificare per quale valore di q (calore per unità di superficie) sia soddisfatta la condizione 2, dunque il grado di isolamento strettamente necessario. I requisiti di un materiale, atti a soddisfare tutte e tre le condizioni indipendentemente dalla tipologia di parete (muratura, cls, ecc ) e, dalle condizioni igrometriche (Ti e u.r.), sono la RIFLETTANZA (tradotta in elevatissima resistenza termica attribuita al componente), la IGROSCOPICITA NATURALE (tradotta in capacità di interagire con l umidità nell aria, e in maniera reversibile), e la TRASPIRABILITA. 3 PERIODO ESTIVO - REGIME VARIABILE Obiettivi progettuali imposti nella stagione estiva (di raffrescamento) Elevata Capacità Termica areica Cm - 4 Posizionamento strati con diffusività termica α crescente dall esterno verso l interno - 5 Elevata inerzia termica - 6 In ESTATE, non sono più valide le condizioni stazionarie, poiché i parametri in gioco non sono più costanti nel tempo. La questione è governata dalle condizioni dinamiche, nelle quali divengono parametri di raffronto della qualità dell involucro, lo sfasamento (S), l attenuazione (fa), trasmittanza periodica YIE. Lo sfasamento (S), in breve, non è altro il tempo che serve all onda termica per fluire dall esterno all interno, attraverso un materiale edile. E la differenza di tempo, che intercorre tra l ora in cui si ha la massima temperatura all esterno e l ora in cui si ha la massima temperatura all interno, e non deve essere inferiore alle 8/12 ore. 2

4 Ampiezza Temperatura onda e.m. incidente Ampiezza Temperatura attenuata onda e.m. rifratta Ritardo dell onda termica Il decremento (o attenuazione), non è altro che uno smorzamento, che esprime il rapporto tra la variazione massima della temperatura ΔTe, e quella della temperatura interna ΔTi in riferimento alla temperatura media della superficie interna fa = q dinamico / q stazionario. La trasmittanza periodica YIE dipende dalla trasmittanza stazionaria U, per mezzo del fattore di decremento fa (o attenuazione). 4 La capacità termica areica (Cm), esprime la quantità di calore in kj, che un sistema può immagazzinare aumentando la sua temperatura di un Kelvin. Tale parametro riflette l inerzia termica della parete. Occorre ricordare, che tale quantità di calore, anche se grande, deve poter essere rilasciata in tempi lunghi (diffusività ridotta). La capacità termica areica, di per sé non basta a decretare la bontà della prestazione termica in regime variabile. 5 E necessario posizionare adeguatamente gli strati che costituiscono la parete, con diffusività termica decrescente dall interno verso l esterno. La diffusività termica è indice della propagazione del calore in condizioni non stazionarie. Un basso valore di diffusività termica del materiale, indica minore passaggio del calore attraverso lo stesso materiale. 6 Una parete con elevata inerzia termica ha un ottimo comportamento sia in condizioni stazionarie, che dinamiche. Dunque un materiale dotato di bassissima conducibilità termica riesce a soddisfare i 3 requisiti fondamentali per garantire il confort interno. Ovviamente ciò non basta, poiché il suo posizionamento deve essere previsto all esterno, per massimizzare sfasamento (S) e attenuazione (fa). Il requisito di un materiale, che soddisfa tutte e tre le condizioni, indipendentemente dalla tipologia di parete (muratura, cls, ecc ) e, dal suo posizionamento nell elemento opaco, è la RIFLETTANZA. Si ricorda, che un materiale riflettente è dotato di bassa emissività. 4 DIFFUSIONE DEL VAPORE Obiettivi progettuali imposti: Elevate pressioni di saturazione ρ sat - 7 Elevata permeabilità al vapore δ dei materiali impiegati- 8 Spessori equivalenti all aria ferma ridotti (Σμ i d i ) - 9 3

5 La questione è di fondamentale importanza, alla stregua dell isolamento termico. Se da un lato l isolante deve apportare benefici dal punto di vista dei consumi energetici, dall altro non deve essere motivo di disagio in termini igroscopici, ovvero non deve essere causa di formazione di muffe e condense, ovvero di intrattenimento dei vapori all interno. Ogni materiale, è dotato di resistenza al vapore (μ) ovvero permeabilità al vapore (δ). 7 All aumentare delle pressioni di saturazioni, aumenta la capacità della parete di far defluire vapore acqueo, senza che si formi condensa interstiziale (nello spessore). 8 Ogni strato che costituisce l elemento opaco, deve essere il più possibile permeabile al vapore. Quando è intrapresa questa strada, si riesce a fare a meno di freni vapori, rei di generare disconfort interni (per aumento di u.r. interna), e in alcuni casi condensa interstiziale nei mesi estivi (laddove la stagione estiva è caratterizzata da elevata escursione termica). 9 Secondo Glaser, ogni strato assume uno spessore equivalente μ d, ovvero gli spessori divengono così spessori di aria ferma equivalenti agli spessori reali, con la stessa resistenza al vapore, e pari a quella dell aria. All aumentare dello spessore equivalente, diminuisce la capacità della parete di far defluire vapore. Una prerogativa essenziale, è quello di progettare una parete con isolante/i che abbiano una permeabilità al vapore paragonabile a quella dei materiali non isolanti, che nella stragrande maggioranza dei casi sono costituiti da materiali naturali e non sintetici. D altro canto in ingegneria è abitudine, ma anche buona prassi, fare affidamento a mutue collaborazioni, in questo caso in termini di diffusione del vapore, se e solo se i due strati possono essere considerati simili in termini di permeabilità. Questa è condizione necessaria e sufficiente, affinché il fenomeno della diffusione del vapore acqueo possa essere considerato monodimensionale. Inverosimilmente, la grande diffusione di materiali isolanti a cella chiusa, ha fatto insorgere modelli di calcolo della condensa interstiziale approssimativi e semplificati, con l obiettivo principale di indirizzare la progettazione verso scelte più conservative, piuttosto che qualitative. 4

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