Isolamento termico Gli elementi trasparenti
Gli infissi Gli infissi sono un elemento importantissimo nell architettura di una abitazione.
Elementi trasparenti I componenti finestrati sono costituiti da due elementi essenziali: - le superfici vetrate (vetro semplice, vetrocamera, bassoemissivi, ). - gli infissi (legno, PVC, alluminio) Vetro semplice (float) Vetro isolante (vetrocamere a doppio vetro) Infisso in acciaio inox a taglio termico Infisso in legno Infisso in alluminio e legno Vetro stratificato Infisso in alluminio Infisso in pvc
Gli infissi I componenti finestrati hanno il compito di: 1) garantire l illuminazione naturale, 2) proteggere gli occupanti dagli agenti atmosferici, 3) isolare acusticamente l abitazione, 4) proteggere agli atti vandalici. Sicurezza: nessuna frammentazione in caso di urto. Protezione esterna: resistenza a grandine, forte vento ed accumuli di neve. Insonorizzazione: vetro multi strato. Antivandalismo: prevenire le intrusioni. Giocano un ruolo importante nella dispersione del calore. Comfort e risparmio energetico: vetrata a bassa emisivvità,
Orientamento componenti finestrati La superficie ottimale delle vetrate sulla facciata sud dell edificio è di circa il 40% della superficie complessiva della facciata: - se supera il 50%, non aumentano i guadagni solari in inverno, mentre in estate si avrà un surriscaldamento dei locali che riduce sensibilmente il benessere. - se si riduce al di sotto del 40%. diminuisce il pericolo di surriscaldamento in estate, ma l illuminazione naturale sarà minore, con un aumento dei consumi energetici per l illuminazione. Le finestre della facciata ovest non migliorano il bilancio energetico invernale, mentre in estate contribuiscono notevolmente al surriscaldamento (più di quelle orientate verso sud): quindi è bene che siano dotate di efficaci sistemi di ombreggiatura. La facciata nord dovrà avere poche finestre, perchè è qui che si concentrano le maggiori dispersioni termiche durante l'inverno, ed anche negli altri periodi dell'anno l'apporto di luce fornito dalle finestre a nord sarà poco importante. La facciata est Carte dei percorsi solari
Elementi trasparenti Gli elementi trasparenti (porte, finestre, lucernai) rivestono un ruolo fondamentale ai fini della efficienza termica dell edificio. Essi da un lato possono favorire apporti solari termici gratuiti, ma dall altro presentano una trasmittanza termica elevata e, se non sono costruiti ed installati a regola d arte, possono essere punti di dispersione termica. Le finestre rappresentano generalmente dal 10% al 50% della superficie disperdente.
Meccanismi di scambio I meccanismi di scambio termico presenti in nei componenti finestrati sono: a. convettivo tra le superfici esterne con l aria ambiente adiacente; b. radiativo tra le superfici esterne con: - l aria ambiente adiacente, - l ambiente circostante (terreno, edifici, cielo, ambiente interno, ecc.) a lunghezze d onda superiori a 2,5 μm (infrarosso), - l ambiente circostante, per l irraggiamento solare diretto o per riflessione per lunghezze d onda inferiori a 2,5 μm (zona compresa tra l ultravioletto e l'infrarosso); c. conduttivo-convettivo e radiativo all interno delle intercapedini (per finestre semplici con vetri doppi o finestre doppie); d. per trasmissione dell energia solare incidente.
Flusso termico emergente Flusso termico incidente Meccanismi di scambio GAS Interno +20 C Esterno +5 C SIGILLATURA DI TENUTA RIVESTIMENTO BASSO EMISSIVO
Schema costruttivo
Schema costruttivo
Calcolo delle prestazioni termiche CALCOLO DELLE PRESTAZIONI TERMICHE Il calcolo delle prestazioni termiche sono state oggetto di specifiche norme tecniche sia per vetri sia per serramento nel suo complesso quali le UNI 7144 e 10345 sostituite rispettivamente dalla ENI EN 673 e UNI EN ISO 10077-1. Trascurando gli effetti della radiazione solare e delle infiltrazioni d aria, la trasmittanza termica del serramento U w è data dalla seguente relazione (riportata nella 10077-1). La trasmittanza termica U g del componenete finestrato è calcolato mediante la relazione conforme alla EN 673
Valori limiti delle trasmittanze Valori limite della trasmittanza termica U delle chiusure trasparenti comprensive di infissi espressa in W/m 2 K Zona climatica Dall 1 gennaio 2006 U (W/m 2 K) Dall 1 gennaio 2006 U (W/m 2 K) Dall 1 gennaio 2006 U (W/m 2 K) A 5,5 5,0 4,6 B 4,0 3,6 3,0 C 3,3 3,0 2,6 D 3,1 2,8 2,4 E 2,8 2,4 2,2 F 2,4 2,2 2,0 Valori limite della trasmittanza centrale termica U dei vetri espressa in W/m 2 K Zona climatica Dall 1 gennaio 2006 U (W/m 2 K) Dall 1 gennaio 2006 U (W/m 2 K) Dall 1 gennaio 2006 U (W/m 2 K) A 5,0 4,5 3,7 B 4,0 3,4 2,7 C 3,0 2,3 2,1 D 2,6 2,1 1,9 E 2,4 1,9 1,7 F 2,3 1,7 1,3
Prestazioni termiche Per migliorare le caratteristiche di isolamento termico di un componente finestrato si devono contrastare i fenomeni di: convezione, irraggiamento, conduzione, che si instaurano in esso.
Componenti finestrati Gli infissi di legno e di PVC hanno le migliori proprietà termiche, mentre quelli in alluminio vanno bene solo se sono dotati di una buona barriera termica, per evitare la condensa. I serramenti devono avere i doppi vetri, con un taglio termico costruito con un anima in poliammide e possedere una bassissima conduttività termica: così si otterrà una trasmittanza termica ottimale. L intercapedine tra i due strati di vetro (vetrocamera) serve a ridurre il passaggio di calore e deve essere dotata di film metallico sulla superficie del vetro, oppure riempita con gas argon, per rendere più efficace l isolamento. I doppi vetri più utilizzati hanno 4mm di spessore ed una intercapedine di 12mm. Esistono anche intercapedini con uno spessore maggiore che assicurano un migliore isolamento acustico e termico.
Le attuali tecnologie Vetrocamera: a) ulteriore frazionamento dell intercapedine (con ulteriori vetri o con film); b) distanziatori dotati di bassa conduttività termica c) gas a bassa conduttività dell aria; Vetri speciali: a) vetri antisolari -riflettenti b) vetri per isolamento termico - basso-emissivi c) vetri antisolari basso-emissivi-riflettenti (vetri Selettivi) Telai: a) l uso di telai metallici con taglio termico; b) l uso di distanziatori con bassa conducibilità termica; c) l incremento della tenuta all aria.
Vetro (tipologia) Vetri trasparenti (semplice, stratificato, temperato) Vetri colorati Vetri riflettenti Vetri autoschermanti (termocromici, fotocromici) Vetri elettrocromici Vetri a cristalli liquidi Vetri microstrutturati Vetri stratificati (vacuum, TIM con aerogel) Vetri autopulenti
Vetrocamera L infisso a vetro camera, nella sua versione più semplice, è costituito da due vetri float distanziati da una intercapedine di aria. In questo modo si interferisce favorevolmente sulla frazione convettiva e radiativa del flusso termico (il punto di maggiore resistenza e di più facile intercettazione del flusso risulta essere l intercapedine o spazio racchiuso tra le lastre). Le prestazioni termiche di vetri singoli sono assai scarse se confrontate con quelle dei doppi vetri separati da una lama d aria. Un vetro chiaro singolo di 4 mm presenta una trasmittanza di circa 6 W/m 2 K contro una trasmittanza di 3,3 W/m 2 K di un vetro doppio 4-6-4 con 6 mm di camera d aria. Il miglioramento della prestazione è da attribuire alle resistenza termiche radiative e convettive-conduttive che si verificano nell intercapedine contenente aria disidratata, da cui è sfruttata la bassa conducibilità termica λ=0,025 W/mK, ovvero con una conducibilità termica 40 volte inferiore a quella del vetro (λ=1 W/mK).
Vetrocamera CALCOLO DELLE PRESTAZIONI TERMICHE Il ruolo principale ai fini della resistenza termica è svolta dall intercapedine vetrata il cui valore è dato da: dove: hg è la conduttanza del gas hr è la conduttanza radiativa 1. Uso di gas con minor conduttività dell aria; Tecnologie disponibili per incrementare le prestazioni dell intercapedine: 2. Trattamento superficiale dei vetri con conseguente riduzione dell emissività; 3. Frazionamento dell intercapedine (con ulteriori vetri o con films); 4. Uso di distanziatori dotati di bassa conduttività termica.
Vetrocamera (gas utilizzabili) RIDUZIONE DEGLI SCAMBI TERMICI CONDUTTIVI E CONVETTIVI Per aumentare ulteriormente l effetto isolante del vetro camera è possibile sostituire l aria disidratata delle vetrate comuni (disidratata allo scopo di evitare fenomeni di condense) con gas speciali dalle caratteristiche di conducibilità termica molto ridotte, i gas utilizzabili sono sono: l Argon, il Kripton, lo Xenon e l Esafluoruro di zolfo. L aria, posta in intercapedine ed in stato di quiete, assicura elevati valori di resistenza termica; tuttavia si osserva che oltre spessori di 16mm la resistenza termica tende a decrescere a causa dell insorgenza di moti convettivi nell aria dell intercapedine. Per ovviare a tale inconveniente e soprattutto per ottenere a parità di spessore resistenze termiche maggiori, si è pensato all uso dei gas sopra riportati caratterizzati da valori di conduttività bassi e viscosità dinamica più alti.
RIDUZIONE DEGLI SCAMBI TERMICI CONDUTTIVI E CONVETTIVI Retrofit: Vetrocamera (conduttanza gas utilizzabili) Il valore della conduttanza del gas è fornito dalla seguente equazione: Con numero di Nusselt pari a: Dove: A è una costante (pari a 0,035 per superficie verticale); n è un esponente (pari a 0,38 per superficie verticale). Per : Nu 1 la resistenza termica è solo di tipo conduttivo; Nu > 1 la resistenza termica è di tipo convettivo. Valori contenuti di Nu si ottengono riducendo Gr e Pr che rappresentano rispettivamente il rapporto tra forze di galleggiamento e forze viscose del fluido ed il rapporto tra l attitudine al trasporto delle quantità di moto e l attitudine al trasporto di calore (diffusività termica)
Vetrocamera (multistrati) Commercialmente vengono prodotti vetrocamera a due e tre intercapedine con spessore dei vetri e delle intercapedini di diverse dimensioni.
Vetrocamera (multistrati) RIDUZIONE DEGLI SCAMBI TERMICI CONDUTTIVI E CONVETTIVI Dallo studio della seguente relazione per il calcolo della trasmittanza termica del componente finestrato: si può notare come a parità di spessore complessivo dell intercapedine, se la stessa viene frazionata, introducendo un terzo o un quarto vetro, la resistenza della vetrata aumenta. Ad esempio un intercapedine di 12mm ha una resistenza termica di circa 0,16 m 2 K/W mentre due intercapedini 6+6 presentano una resistenza di circa 0,26 m 2 K/W
RIDUZIONE DEGLI SCAMBI TERMICI RADIATIVI: I VETRI BASSO EMISSIVI Retrofit: Vetrocamera (trasmittanza termica) Dalle tabelle si evince come il limite della trasmittanza si sposta a valori confrontabili con quelli di un muro isolato (circa 0,5 W/m 2 K).
RIDUZIONE DEGLI SCAMBI TERMICI CONDUTTIVI E CONVETTIVI Retrofit: Vetrocamera (separazione a film) Un vetro di spessore pari a 6mm pesa 15 kg/m 2 e pertanto un triplo/quadruplo vetro porta ad un peso specifico di 45-60 kg/m 2 : ciò richiede telai di spessore maggiore e cerniere in grado di reggere tali pesi con ante aperte, che possono manifestare svergolamenti. La ricerca ha portato alla produzione di film plastici (Teflon), stabili all azione dei raggi ultravioletti, di frazioni di millimetro e di peso trascurabile con proprietà basso-emissive. I film, inseriti nelle intercapedini vetrate al fine di frazionarle, ne aumentano la resistenza termica complessiva e riducono peraltro i punti critici di tenuta del gas
La conduttanza radiativa RIDUZIONE DEGLI SCAMBI TERMICI RADIATIVI: I VETRI BASSO EMISSIVI Il valore della conduttanza radiativa hr tra due superfici affacciate su intercapedini vetrate è data dalla seguente relazione: Dalla relazione si rileva che tanto più bassi sono i valori delle emissività, tanto minore è il valore della conduttanza radiativa. Per ottenere vetri con emissività inferiore a quella dei comuni vetri sodico-calcici, pari a 0,837, sono stati introdotti dei trattamenti superficiali al fine di incrementarne le resistenze radiative Rs. I vetri basso emissivi raggiungono valori d emissività fino a 10 volte inferiori a quelli del vetro comune.
LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI Retrofit: La conduttanza radiativa (fattori di influenza) La trasmissione delle radiazioni solari attraverso un vetro è dipendente: 1. dalla lunghezza d onda della radiazione incidente; 2. dall angolo d incidenza; 3. dal tipo di vetro attraversato dalla radiazione; 4. dalla geometria del sistema finestrato.
LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI Retrofit: La trasmittanza luminosa TL e il fattore solare Fs (o g) I parametri che esprimono le prestazioni ottiche ed energetiche nei confronti dell irraggiamento solare sono: a) la trasmissione luminosa: TL (%); b) fattore solare: Fs (o g) (%). Entrambi definiti dalla EN 410 per il campo di lunghezza d onda comprese nel visibile (0,38-0,74 μm) e dall ultravioletto all infrarosso vicino (0,3-2,5 μm) Per assicurare una buona protezione dall irraggiamento solare un vetro deve avere un valore g compreso tra il 15 ed il 20%, tuttavia ciò comporta una forte riduzione di TL, con conseguente peggioramento dell illuminazione naturale.
La trasmittanza luminosa TL LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI
Il fattore solare Fs (o g) LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI Il fattore solare è il rapporto tra l energia globale trasmessa dal vetro (la parte di energia solare direttamente trasmessa più la parte reirraggiata di quella assorbita dal vetro) e quella totale incidente sul vetro stesso. Si considera si al energia direttamente trasmessa che quella assorbita e scambiata per radiazione e convenzione con l interno. Il fattore solare è anche indicato come Total Solar Energy Trasmittance (TSET), e Solar Heating Gain Coefficient (SHGC). Per le lastre non trattate il valore di c viene di solito assunto pari a 0,3, con ricoprimenti basso emissivi si può arrivare a 0,5.
Il fattore solare Fs (o g) LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI Il trattamento superficiale del vetro (coating) può essere pertanto fatto sia per ridurre l emissività ma anche per controllare l apporto solare e luminoso: esso può essere di tipo chimico o fisico. Il trattamento viene fatto generalmente in faccia due o tre oppure su entrambe le facce rivolte verso l intercapedine. Raramente si ricorre al trattamento in faccia 1 al solo fine di ridurre gli scambi termici radiativi con l esterno, in quanto predomina lo scambio termico radiativo. In funzione delle prestazioni i vetri speciali possono essere classificati in: 1. vetri basso emissivi, 2. vetri antisolari e riflettenti, 3. Vetri antisolari e basso emissivi 4. vetri basso emissivi, antisolari e riflettenti.
Vetri basso emissivi I vetri basso emissivi sono vetri selettivi unidirezionali di luce e calore, che permettono un ottimo bilanciamento energetico grazie alla combinazione di un maggior isolamento termico e di un apporto ottimale di luce dall esterno. Questa tipologia di vetro interviene sulla componente radiativa ottenuta attraverso un processo molto sofisticato atto a creare sulla superficie delle lastre un deposito molecolare di ossidi e metalli particolarmente selettivi in grado, cioè, di riflettere la radiazione puramente termica. Essi consentono: una trasmissione luminosa particolarmente alta (pari al 79%), un coefficiente di trasmittanza termica bassissimo (pari a 1,1W/mq.K) che assicura il massimo risparmio energetico, un aspetto neutro, un maggiore apporto energetico gratuito (fattore solare = 64%).
Vetri basso emissivi Deposito superficiale di metalli o ossidi metallici: ε<0,3 Trasmittanza vetro-vetro: U=1,0 2,0 W/m 2 K Guadagno solare: 50 70 % Coefficiente di trasmissione visibile: τ λ = 70 75 %
Vetri basso emissivi LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI I vetri basso emissivi, sono finalizzati ad ottimizzare l isolamento termico, senza penalizzare eccessivamente l apporto di luce ed energia solare proveniente dall esterno.
Vetri antisolari e riflettenti LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI I vetri antisolari e riflettenti sono stati studiati per limitare l apporto energetico e luminoso della radiazione solare esterna, incidente sulla superficie del vetro. Questo comportamento è dovuto alla proprietà del coating di riflettere verso l esterno e di assorbire l energia solare incidente facendola passare solo in parte. Analogo comportamento lo si ottiene per la radiazione luminosa che viene in parte riflessa, in parte assorbita ed in parte trasmessa
LA LIMITAZIONE DELL APPORTO ENERGETICO E LUMINOSO: I VETRI RIFLETTENTI E SELETTIVI Retrofit: Vetri antisolari e basso emissivi I vetri antisolari e bassoemissivi racchiudono nello stesso coating di rivestimento le caratteristiche dei due vetri precedentemente descritti. A differenza dei vetri antisolari permettono un maggior passaggio del flusso luminoso a fronte di un sempre limitato apporto energetico della radiazione solare. Rispetto ai vetri basso-emissivi hanno valori di emissività eguali se non più basse e di conseguenza hanno valori ottimali di isolamento termico.
Vetri basso emissivi, antisolari e riflettenti I vetri antisolari, bassoemissivi e riflettenti. Un comportamento analogo al vetro antisolare bassoemissivo si ottiene assemblando in vetrata isolante un vetro antisolareriflettente con uno basso emissivo. In tal caso però il flusso luminoso è ridotto come nei vetri riflettenti.
EVOLUZIONE LEGISLATIVA E NORMATIVA Retrofit: Il coating (natura e tecniche di deposizione) Natura dei depositi Ossidi (indio, stagno, zinco) con drogaggio (SnO 2 :Fe, In 2 O 3 :Sn, ZnO:Al), Semiconduttori Metalli nobili (oro, argento, rame) Metalli transizione (ferro, cromo, nichel) Tecniche di deposizione Pirolisi CVD Solgel Sputtering megnetronico Evaporazione sotto vuoto
EVOLUZIONE LEGISLATIVA E NORMATIVA Retrofit: Il coating (natura e tecniche di deposizione) Nella tabella seguente è riportato il campo delle prestazioni dei vetri speciali con trattamenti di tipo fisico e magnetronico (tipologia del vetro 6-12-6), che consente un immediato riscontro tra prodotti vetrari aventi stesso tipo di prestazioni ma differenti processi produttivi. Con il trattamento fisico il coating riflettente e basso-emissivo è posto in faccia 2 mentre con il magnetronico il coating riflettente è in faccia 2 ed il basso-emissivo in faccia 3
Vetrocamera con schermatura I vetri con tendine hanno tendine scorrevoli montate all interno dell intercapedine di aria. Questa è una soluzione che consente di avere tendine sempre pulite e di facile utilizzazione, con manutenzione praticamente azzerata. In questi sistemi il profilo delle lamelle è tale da ottimizzare le prestazioni intermini di radiazione entrane e visibilità.
Vetri con tendine a lamelle orientabili Alcuni sistemi di vetri con tendine consentono l orientazione delle lamelle in modo da avere un controllo migliore della radiazione entrante e della visibilità attraverso le lamelle stesse.
Pellicole basso emissive Le pellicole basso emissive sono dei sottili film di materie plastiche che presentano un lato adesivo per l applicazione. Per applicazioni sul vetro sono realizzate o in poliestere o in pvc. Con queste pellicole si ottiene l abbattimento del calore all interno degli edifici riuscendo a filtrare fino al 78% di calore. A seconda della tipologia le pellicole possono essere applicate sia sul lato interno che sul lato esterno.
Pellicole basso emissive (vantaggi) I vantaggi che inducono verso l utilizzo di una pellicola per vetri rispetto al tradizionale sistema di sostituzione vetro/serramento sono numerosi: rapidità di applicazione abbinata all assenza di disagi per gli utenti negli ambienti in cui si effettua l intervento, conservazione dell infisso originale nel rispetto dell estetica della facciata, possibilità di conferire al vetro più vantaggi contemporaneamente (riduzione dell abbagliamento, privacy degli ambienti, decorazione, protezione UV contro lo scolorimento), sensibile riduzione dei costi rispetto alla sostituzione della lastra di vetro, nessun costo di manutenzione aggiuntivo oltre alla normale pulizia del vetro, miglioramento dell estetica, ripristino delle condizioni originali del vetro in caso di rimozione della pellicola, costi di intervento bassi.
Sistemi vetrati (elettrocromici) Nel caso dei vetri elettrocromici le modificazione di un campo elettrico che attraversa il materiale, determinate mediante impulsi comandati, determina una variazione della caratteristiche di trasparenza.
Sistemi vetrati (autoschermanti) La tecnologia consente attualmente, attraverso l utilizzazione di materiali innovativi, la realizzazione di superfici di involucro trasparenti esterne autoschermanti, ovvero di vetrate in grado di variare le proprie caratteristiche di trasparenza e riflessione, svolgendo specifiche funzioni di controllo solare a prescindere dall esistenza di specifici sistemi esterni di schermatura. Tali superfici vetrate, tecnicamente denominate anche come vetri attivi, possono modificare autonomamente le proprie caratteristiche di trasmissione luminosa al variare di parametri fisici quali ad esempio la temperatura superficiale della superficie vetrata, nel caso dei vetri termocromici; la quantità di luce incidente sulla superficie, nel caso dei vetri fotocromici. Ciò significa che in conseguenza di un maggiore soleggiamento, ad esempio, il maggiore livello di temperatura superficiale del vetro o il più elevato livello di radiazione luminosa incidente sulla sua superficie, comportano un automatica diminuzione delle caratteristiche fisiche del vetro e, in particolare, delle caratteristiche di trasmissione: il vetro diventa più opaco per poi tornare maggiormente trasparente quando i suddetti parametri (temperatura, radiazione incidente) si abbassano, ovvero conseguentemente ad una riduzione delle caratteristiche di insolazione
Sistemi vetrati (cristalli liquidi) Il film che contiene i cristalli liquidi, interposto tra due lastre di vetro, in assenza di corrente determina una opacità del vetro, dovuta al determinarsi di un orientamento casuale dei cristalli, con una conseguente diffusione della radiazione luminosa incidente; l attivazione di un campo elettrico determina invece un analogo orientamento per tutti i cristalli, annullando quindi i fenomeni di rifrazione dei raggi luminosi e consentendo al vetro di tornare ad essere trasparente.
Sistemi vetrati (vacuum glazing) Lo spessore dell intercapedine per il vuoto è dell ordine dei 0,2 mm.
Sistemi vetrati (TIM) Sistemi vetrati TIM con aerogel. L aerogel può essere granulare o monolitico.
Sistemi vetrati (Autopulenti) L ossido di titanio catalizza l ossidazione delle molecole organiche sotto l azione dei raggi UV. La reazione scioglie lo sporco. L ossido di titanio ha anche proprietà idrofile. L acqua piovana colpisce la finestra e scivola via dal vetro e lo sporco viene rimosso dalla pioggia.
Il telaio LE PRESAZIONI ENERGETICHE DEI TELAI Gli aspetti essenziali ai fini delle prestazioni termiche di un telaio sono: l uso dei telai metallici con taglio termico, l uso di distanziatori con bassa conducibilità termica, limitazione della radiazione nelle camere del telaio, inserimento di un taglio termico, l incremento della tenuto d aria.
Il telaio (taglio termico) TAGLIO TERMICO Per ridurre il ponte termico in corrispondenza del telaio metallico si è fatto ricorso a soluzioni costruttive definite a taglio termico. Il taglio termico si realizza con l inserimento nel telaio di materiale plastico a bassa conduttività termica (ad esempio poliammide rinforzata con fibra di vetro), in modo tale da ridurre lo scambio termico conduttivo nella struttura. Il taglio può essere considerato tale solo se separa completamente le sezioni del profilo metallico dal lato freddo dalle sezioni del lato caldo.
Il telaio (inserimento taglio termico) TAGLIO TERMICO Esempi di telaio con taglio termico. Materiale a bassa conduttività
Il telaio (taglio termico) TAGLIO TERMICO: TELAIO METALLICO La trasmittanza termica di un telaio in alluminio è pari a circa 6 W/m 2 K, confrontabile quindi con quella di un vetro singolo: con l utilizzo del taglio termico tale valore si riduce a circa 3 W/m 2 K. Per i telai metallici a taglio termico in genere, la UNI EN ISO 10077-1 fornisce valori di U r e del valore di conducibilità termica del materiale di taglio termico (compreso tra 0,1 e 0,3 W/mK)
Il telaio (i profili distanziatori) TAGLIO TERMICO Al fine di ridurre le dispersioni termiche per conduzione è possibile scegliere profili distanziatori in: alluminio, acciaio, metallo variamente rivestito, metallo cont aglio termico, fibra di vetro-polimero, poli-iso-butine, polimeri espansi (siliconici), materiali plastici (policarbonato),
TAGLIO TERMICO Il telaio (limitazione della radiazione nelle camere) Per limitare lo scambio radiativo si inserisce nel telaio delle camere Campo di temperature attraverso una finestra con taglio termico.
Il telaio (le guarnizioni di tenuta) TAGLIO TERMICO Per ottimizzare ulteriormente le prestazioni isolanti è possibile limitare le perdite di ventilazione utilizzando sui telai doppie guarnizioni di tenuta. Con questa tipologia di telaio si ottimizzano anche le prestazioni acustiche.
Il telaio (materiale: pvc) TAGLIO TERMICO: TELAIO IN MATERIA PLASTICA Con telaio in materie plastiche la UNI 10077-1 da un valore U r che varia tra 2.0 (PVC con profilo vuoto) e 2,8 W/m 2 K (poliuretano con anima di metallo).
Il telaio (materiale: legno) TAGLIO TERMICO: TELAIO IN LEGNO Per i telai in legno la stessa normativa fornisce un grafico di calcolo in funzione dello spessore dr e della natura del legno. Poiché i telai in legno hanno spessori normalmente compresi tra 50 e 60 mm, la trasmittanza varia tra 1,9 e 2,3 W/m 2 K, e quindi è generalmente inferiore a quella dei telai metallici con taglio termico.
DISTANZIATORI Il telaio (la trasmittanza termica lineare Ψ) La trasmittanza termica della vetrata U g è applicabile all area centrale della stessa e non include gli effetti dei distanziatori del vetro posti sul bordo dello stesso. La trasmittanza termica lineare Ψ tiene conto della conduzione termica aggiuntiva dovuta all interazione tra il telaio, la vetrata e il distanziatore. Per distanziatori in alluminio e in acciaio, la UNI EN ISO 10077-1 indica i valori di Ψ, per una specifica gamma di tipi di telai e vetrate, varianti tra 0,002 e 0,08 W/mK, con valori inferiori per distanziatori in plastica.
PRESTAZIONI ENERGETICHE DEGLI INFISSI Retrofit: Il telaio (la trasmittanza termica lineare Ψ) Nella tabella sono riportati alcuni valori della trasmittanza della finestra U w in funzione di U g e U r, tenuto conto dell influenza di Ψ. Si può notare che l influenza del telaio è tanto maggiore quanto minore è la trasmittanza del vetro.
La tenuta dell aria TENUTA ALL ARIA DEL SERRAMETO La tenuta all aria del serramento può essere espressa mediante classificazione della permeabilità all aria del campione sottoposto a prova riverito all intera area. La classificazione è fatta i 4 classi, assumendo il valore di permeabilità per una pressione di riferimento si 100 Pa. Poiché i serramenti devono assicurare un tenuta all aria non inferiori alle classi 3-4 per soddisfare i requisiti acustici, è necessario che il telaio si dotato di almeno due guarnizioni di tenuta sulla battuta. Appare evidente che le infiltrazioni d aria possono rappresentare il contributo maggiore alle dispersioni termiche, oltre che una penalizzazione in termini di prestazioni acustiche, per valori di tenuta inferiore alla classe 3.
Valori limiti IN SINTESI In base al D.Lgs 311/06, a partire dal gennaio 2008 si deve puntare a valori di U w varianti tra un minimo di 2,2 e 3,0 W/m 2 K (Zone C,D,E,F), pertanto, con telai metallici, sarà obbligatorio l uso di profili a taglio termico di elevata prestazione. Ad esempio, per le zone F è richiesto U g =1,6 e U w =2,2 W/m 2 K: tali valori possono essere soddisfatti con valori U f 2,6 W/m 2 K Nella seguente tabella sono riportati, in funzione delle zone climatiche, i valori di U r richiesti per soddisfare il requisito. 61/137
Simulazione Comparazione della trasmittanza tra diverse tipologie di infissi Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Tipologia di Infisso Telaio Alluminio (140 x240) Taglio termico - Vetro Standard Vetrocamera 4/6/4 U w = 3,22 W/m 2 K U g = 3,26 W/m 2 K SCARTATA
Simulazione D.Lgs 19 Agosto 2005 n.192 Comparazione della trasmittanza tra diverse tipologie di infissi Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Tipologia di Infisso Telaio Alluminio (140 x240) Taglio termico Sp = 12 mm Vetro Standard Vetrocamera 4/9/4 U w = 2,74 W/m 2 K U g = 2,82 W/m 2 K SCARTATA
Simulazione D.Lgs 19 Agosto 2005 n.192 Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Tipologia di Infisso Telaio Alluminio (140 x240) Taglio termico Vetro Sp = 12 mm Basso-emissivo (ε=0,1) Vetrocamera 6/6/6 U w = 2,57 W/m 2 K U g = 2,41 W/m 2 K APPROVATA 2006
Simulazione D.Lgs 19 Agosto 2005 n.192 Comparazione della trasmittanza tra diverse tipologie di infissi Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Telaio Taglio termico Vetro Tipologia di Infisso Alluminio (140 x240) Uw = 2,34 W/m 2 K Sp = 12 mm Basso-emissivo (ε=0,1) Vetrocamera 6/9/6 U g = 1,99 W/m 2 K APPROVATA
Simulazione D.Lgs 19 Agosto 2005 n.192 Comparazione della trasmittanza tra diverse tipologie di infissi Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Tipologia di Infisso Telaio Alluminio (140 x240) Taglio termico Vetro Sp = 12 mm Basso-emissivo (ε=0,1) Vetrocamera 6/12/6 U w = 2,19 W/m 2 K U g = 1,72 W/m 2 K APPROVATA
Simulazione D.Lgs 19 Agosto 2005 n.192 Comparazione della trasmittanza tra diverse tipologie di infissi Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Tipologia di Infisso Telaio Legno (140 x240) Taglio termico - Vetro Basso-emissivo (ε=0,1) Vetrocamera 6/12/6 U w = 1,96 W/m 2 K U g = 1,72 W/m 2 K APPROVATA
Simulazione D.Lgs 19 Agosto 2005 n.192 Comparazione della trasmittanza tra diverse tipologie di infissi Limiti di trasmittanza termica delle chiusure trasparenti Località: Frosinone (Zona climatica E) 1.1.2006 1.1.2008 U g [W/m 2 K] 2,4 1,9 U w [W/m 2 K] 2,8 2,4 Tipologia di Infisso Telaio PVC (140 x240) Taglio termico - Vetro Basso-emissivo (ε=0,1) Vetrocamera 6/12/6 U w = 1,92 W/m 2 K U g = 1,72 W/m 2 K APPROVATA