Vetrate per l edilizia

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1 Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2012 Vetrate per l edilizia Caratteristiche tecniche fondamentali! - sicurezza! - resistenza meccanica! - trasmissione luminosa! progettazione - prestazioni termiche! - assorbimento energetico! - isolamento acustico! - resistenza al fuoco! - montaggio! - manutenzione! normative prescrizione

2 Proprietà ottiche e termiche del vetro in edilizia Vetro e luce! Vetro e calore!

3 Consumo di energia negli edifici Hot water 14% Electricity 14% MRS BULLETIN VOLUME 33 APRIL 2008!

4 Vetro e luce Il sole è la luce che illumina ogni forma di vita. Come tale dovrebbe essere considerato anche nella progettazione di ogni casa. F. L. Wright Suggerimenti per la progettazione! - prevedere aperture molto ampie per la cucina, le zone pasto e i vani soggiorno! - prevedere uno spazio ben illuminato in ogni camera da letto per favorire la crescita dei bambini! - progettare l edificio in modo da prevedere che tutti gli spazi di maggior attività si trovino in prossimità di aperture! - tener conto dell ambiente esterno (gli ostacoli esterni riducono la quantità di luce naturale)! - privilegiare soluzioni di illuminazione bilaterale! - balconi e grondaie riducono la penetrazione della luce naturale! - illuminare i locali dell ultimo piano con aperture nel tetto! - illuminare i seminterrati dal bordo periferico!! Manuale tecnico del vetro, Saint Gobain Italia, 2006!

5 Sfruttare l orientamento! - le facciate a nord, caratterizzate da luce costante, sono le più adatte per sale lettura, laboratori, aule computer; vetri ad isolamento termico rinforzato consentono maggiori aperture pur con limitate perdite termiche in inverno! - le vetrate a sud consentono maggior guadagno termico in inverno ma vanno protette in estate! - le vetrate a est e ovest necessitano di protezione solare al fine di limitare surriscaldamento e abbagliamento (maggiormente per quelle esposte a ovest)!! Manuale tecnico del vetro, Saint Gobain Italia, 2006!

6 Definire le finestrature! - per bilanciare ottimamente l energia necessaria al riscaldamento, all illuminazione e al raffreddamento dei locali, la superficie vetrata deve essere tra il 35 e il 50% della superficie della facciata! - le vetrate vanno posizionate in alto e in posizione retratta rispetto al muro!! Manuale tecnico del vetro, Saint Gobain Italia, 2006!

7 Protezione dal sole! - adottare in tutte le facciate (escluse quelle a nord) un sistema di protezione solare (veneziane, persiane, tapparelle, ecc.)! - la protezione va disposta preferibilmente davanti al vetro! - per essere efficace nella stagione calda, la protezione deve poter bloccare dall 80% al 85% della radiazione solare (fattore solare = 15-20%)! - una finestra da 1 x 1.5 m 2 in pieno sole è pari a un radiatore da 1 kw! - utilizzare protezioni solari mobili!! Manuale tecnico del vetro, Saint Gobain Italia, 2006!

8 Spettro della radiazione solare! Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN % 55% 42% 2.5 UV Visibile Infrarosso Irradianza spettrale 2 (W/m /nm) O 3 O 2 Radiazione all'esterno dell'atmosfera H O 2 Corpo nero a 5250 C H O 2 Radiazione a livello del mare H O 2 Bande di assorbimento H O 2 CO 2 H O Lunghezza d'onda (nm) Manuale tecnico del vetro, Saint Gobain Italia, 2006!

9 Glass structures, J. Wurm, Birkhäuser Verlag, 2007!

10 pellicole e lastre trasparenti PVB polivinilbutirrale (Butacite, SentryGlas )! PC policarbonato (Lexan )! UV-B UV-A blu

11 trasmittanza traslucenza (stato della superficie)! Glass structures, J. Wurm, Birkhäuser Verlag, 2007!

12 Proprietà termiche Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN W m -1 K Glass science, 2nd edition, R.H. Doremus, J. Wiley and Sons, 1994!

13 parete verticale! d 1 d 2 h i R s s h e interno! esterno!

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21 parete verticale comune! d 1 h i = 8 W/(m 2 C) d 2 R s resistenza termica dell intercapedine! s h e = 23 W/(m 2 C) 0,25 conducibilità termica del vetro! λ 1 = λ 2 = 1 W/(m C) R s (m 2 C / W) 0,2 0,15 0, spessore (mm)

22 # trasmittanza termica (W/m 2 C):! U = 1 + d 1 +R s + d & % ( $ h i " 1 " 2 h e ' )1 con più lastre: $ U = 1 & + " R N si + % h i " d j M # + 1 h j e ' ) ( *1 N = numero di cavità M = numero di lastre temperatura di parete interna:! T i = T 0i " U h i #T i "e Esempio : d 1 = d 2 = 4 mm, s = 12 mm, T 0i = 20 C, T 0e =0 C U = 2.9 W/m 2 C = 58 W/m 2 se la superficie vetrata è pari a 100 m 2 si dissipano 5.8 kw! T i = 12.8 C

23 Importanza della temperatura di parete! Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2012 Diagramma di Mollier (psicometrico o dell aria umida) condensa Legge di Stefan-Boltzmann (potere emissivo totale) E n = "# T 4 comfort termico emissività (0 1) costante di S-B (5.67 x 10-8 W/m 2 /K 4 )

24 parete verticale avanzata! lastre rivestite con ossidi, nitruri, carburi o metalli (spessore < 1 µm) ridotta emissività - e intercapedine con gas ridotta conducibilità -! d 1 h i = 8 W/(m 2 C) d 2 R s s h e = 23 W/(m 2 C) Esempio: d 1 = d 2 = 4 mm, s = 12 mm, gas = argon, ε 2 = 0.17 U = 1.6 W/m 2 C T i = 16 C

25 Esempi U = 2.9 W/m 2 K U = 1.2 W/m 2 K

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27 Glass structures, J. Wurm, Birkhäuser Verlag, 2007!

28 strutture tipiche Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2012

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30 cushion effect bowing effect carichi esterni applicati! variazione di pressione/temperatura! Glass structures, J. Wurm, Birkhäuser Verlag, 2007!

31 sollecitazioni termiche T 2 compressione T 2 T 1 trazione T 1 T 1 < T 2 - temperatura di parete elevata (elevato isolamento termico)! - inerzia termica delle battute e dei giunti! - presenza di pareti opache o fonti di calore di fronte alla vetrata - presenza di elementi che modificano le proprietà termiche (scritte, etichette, decorazioni, film di protezione solare, ecc.)! - presenza di veneziane e tendaggi! - vetrate scorrevoli o sovrapposte!

32 Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2012

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34 Ingegneria del vetro V.M. Sglavo UNITN 2012 fattore di scambio termico secondario fattore di trasmissione dell energia solare -! fattore solare (energia solare trasmessa):! g = " # UNI EN 410 fattore di trasmissione solare diretta (da 300 nm a 2500 nm)! il fattore solare di una vetrata cambia con la presenza di elementi schermanti EN Manuale tecnico del vetro, Saint Gobain Italia, 2006!

35 visibile radiazione solare

36 luce diurna generica!

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39 e = fattore di assorbimento solare diretto

40 il fattore solare di una vetrata cambia con la presenza di elementi schermanti

41 schermatura esterna schermatura integrata schermatura interna per τ v,t usare EN410

42 tipologie standard isolante! basso-emissiva! assorbente/disperdente! a controllo solare!

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