Termoigrometria. Massimo Garai. DIN - Università di Bologna

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1 Termoigrometria Massimo Garai DIN - Università di Bologna Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 1

2 Abitazione nella stagione fredda - Produzione di vapor d acqua Esistono vari meccanismi di produzione di vapor d acqua nell ambiente interno: respirazione e sudorazione delle persone processi come cottura cibi, lavaggio pavimenti, lavaggio biancheria, uso bagni, ecc. infiltrazioni di aria esterna più umida Complessivamente: 2-3 g/(h m 3 ) Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 2

3 Produzione di vapore - Valori tipici Attività Vapore, g v /h Fornello a gas 5 cm 100 Fornello a gas 9 cm 200 Fornello a gas 16 cm 400 Pentola 20 cm in ebollizione - scoperta 900 Pentola 20 cm in ebollizione - coperta 350 Doccia calda 2000 Bagno caldo in vasca 300 Panni stesi 5 kg a 20 C e 40% U.R. 200 Persona a riposo 50 Persona in attività leggera 100 Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 3

4 Abitazione nella stagione fredda - Smaltimento del vapor d acqua Ricambio d aria valutabile in 0,8 volumi/h vapore allontanato: 2-4 g/m 3 di alloggio meccanismo principale Condensazione su superfici fredde sulle vetrate: solo volano equilibratore su superfici opache: formazione di muffe (per φ 0,80) e degrado fisico di materiali sensibili e degrado delle prestazioni termiche da evitarsi Migrazione attraverso le strutture edilizie permeabilità contemporanea al calore ed al vapore possibilità di formazione di condensa interstiziale Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 4

5 Ponti termici e condensa Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 5

6 Migrazione del vapor d acqua attraverso le strutture edilizie Cause gradienti di pressione in materiali porosi gradienti di pressione nell acqua soggetta a capillarità gradienti di pressione osmotica dovuta ai sali disciolti gradienti di pressione dovuti a gradienti termici gradienti di pressione parziale nella fase vapore forza di gravità Trasporto in fase liquida prodotto dalla capillarità Trasporto in fase vapore funzione della microgeometria del sistema influenzato dalla quantità di acqua liquida presente dipende da pressione di saturazione e temperatura Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 6

7 Smaltimento del vapor d acqua Ricambio d aria Smaltimento vapor d acqua Passaggio attraverso l involucro edilizio In fase vapore In fase liquida Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 7

8 Legge di Fick Lastra piana seminfinita di materiale omogeneo isotropo, di area frontale S e spessore s Se p v1 > p v2 il vapore fluisce spontaneamente dalla faccia 1 alla faccia 2 p vi p v1 p v2 p ve S Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 8

9 Legge di Fick Regime stazionario λ indipendente da φ δ v indipendente da T T indipendente da r (calore latente) Si trascurano: trasporto di vapore in fase liquida igroscopicità dei materiali solubilità in acqua di sali Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 9

10 Legge di Fick In analogia con la legge di Fourier Si pone per il flusso di vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 10

11 Parametri caratteristici Permeabilità al vapor d acqua Resistenza (specifica) al flusso di vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 11

12 Parametri caratteristici Permeabilità al vapor d acqua dell aria Fattore di resistenza adimensionale Spessore equivalente d aria Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 12

13 Resistenze liminari Per il flusso di calore Per il flusso di vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 13

14 Resistenza globale al flusso di vapor d acqua r i r v r e p vi p v1 p v2 p ve p vi p v1 p v2 p ve Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 14

15 Resistenza (specifica) globale al flusso di vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 15

16 Valori tipici Materiale δ v 10 9 kg v /(m h Pa) Aria Calcestruzzo armato Intonaco di gesso 85 8 Mattoni pieni Blocchi cementizi 75 9 Laterizi forati 85 8 Lana di vetro 30 kg/m Polistirolo esp. 30 kg/m Polietilene 0,3 mm , Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 16

17 Legge di Fick e permeanza In analogia con la legge Si pone Definendo la permeanza al vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 17

18 Permeanza al flusso di vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 18

19 Condensazione superficiale Avviene quando la temperatura della superficie interna di una facciata è uguale o inferiore alla temperatura di rugiada dell aria interna p = Pa 2 1 t r Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 19 t i

20 Condensazione interstiziale Diagramma di Glaser p [Pa] p s p v condensa s 1 s 2 s 3 s [m] Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 20

21 Diagramma di Glaser 1. Andamento della temperatura, note T i e T e Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 21

22 Diagramma di Glaser 1. Andamento della temperatura, note T i e T e Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 22

23 Diagramma di Glaser 2. Andamento della pressione di saturazione, utilizzando le tabelle del vapor d acqua Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 23

24 Diagramma di Glaser 3. Andamento della pressione parziale del vapor d acqua 3a. Segmento singolo e si congiungono p v1 e p vn con un segmento Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 24

25 3b. Poligonale Diagramma di Glaser Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 25

26 Diagramma di Glaser Quando la curva di p v incrocia quella di p s si ha la formazione di condensa Flusso di vapor d acqua entrante Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 26

27 Diagramma di Glaser Flusso di vapor d acqua uscente Flusso condensato Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 27

28 Diagramma di Glaser Quantità di condensato (in d giorni) per unità di superficie Quantità di condensato (in d giorni) totale Deve essere Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 28

29 Quantità limite di condensa alla fine del periodo di condensazione (da UNI EN ISO 13788) Materiale Densità ρ, kg/m 3 G max /V, g/m 3 Laterizi Calcestruzzi Legnami e derivati ρ s Intonaci e malte ρ s Fibre minerali ρ s[λ/(1-1,7λ)] Materie plastiche cellulari ρ s[λ/(1-1,7λ)] Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 29

30 Contenuto critico di umidità (da UNI EN ISO 13788) Materiale Contenuto critico di umidità, kg/m 3 Calcestruzzo autoclavato 120 aerato Mattone Malta cementizia 180 Calcestruzzo 125 Mattone di sabbia calcarea Al superamento di questo valore ha inizio il trasporto di acqua in fase liquida Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 30

31 Barriera al vapore Posta sulla faccia calda dell isolante termico per bloccare il flusso di vapore all interno della struttura p [Pa] p s p v condensa con barriera al vapore s 1 s 2 s 3 s [m] Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 31

32 Materiali per barriera al vapore Materiale δ v 10 9 kg v /(m h Pa) Bitume Polietilene 0,1 mm , Polietilene 0,3 mm , Alluminio 25 m 0, , Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 32

33 Materiali per barriera al vapore Guaina bituminosa Polietilene Alluminio Alluminio Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 33

34 Termoigrometria Fine Massimo Garai DIN - Università di Bologna Copyright (C) Massimo Garai - Università di Bologna 34