Committente: Callegaro Group Adria Sede Legale: Tel. 0426/42603 Fax. 0426/21491 Oggetto: RELAZIONE TECNICA DI VERIFICA DELLE PRESTAZIONI ENERGETICHE DI MONOBLOCCO ISOLANTE IN EPS Versione: 1.1 Revisione: 2 Allegati Termofoto serramenti Data Il tecnico Dott. Ing. Baruffaldi Paolo 09 Giugno 2014
PREMESSA La presente relazione tecnica ha lo scopo di verificare analiticamente il miglioramento delle prestazioni termiche ed energetiche di una parete confinante l esterno, a seguito dell inserimento di monoblocco isolante, di contenimento del serramento finestrato, prodotto dal Gruppo Callegaro con sede a Adria (RO) via dell Artigianato n. 14. I calcoli analitici verranno eseguiti in conformità alle norme tecniche: - UNI EN ISO 10211:2008 - UNI EN ISO 6946:2008 - UNI EN ISO 14683:2008 - UNI EN ISO 10077-1 - Abaco dei ponti termici CENED versione 04 Novembre 2011 Al fine della verifica del miglioramento delle prestazioni termiche, si andrà successivamente ad analizzare il ponte termico esistente e la conseguente trasmittanza termica lineare (Ψ) del giunto esistente tra il serramento e la parete verticale, quest ultima considerata prima senza e successivamente provvista del monoblocco isolante. Ai fini del calcolo si è convenuto di analizzare una parete verticale tipica e comune negli interventi di ristrutturazione e riqualificazione energetica degli edifici, avente dimensioni geometriche di 4,00 x 2,70 metri lineari, con struttura composta da muratura in mattoni pieni di laterizio intonacata internamente con intonaco di calce e cemento, isolata termicamente con cappotto in polistirene espanso addittivato con grafite (valore di conducibilità termica λ = 0,031 W/m 2 k) spessore 10 cm. Il serramento analizzato è del tipo a telaio in PVC 3,5 x 6 cm e doppio vetro spessore 4 mm, con intercapedine di gas Argon spessore 16 mm, foro luce 100x150 cm. La cassa isolante è realizzata con polistirene espanso EPS spessore 14 cm, avente superficie termica di 0,76 mq, perimetro di 6,12 ml e superficie complessiva (serramento compreso) di 2,259 mq. 1
A titolo esemplificativo si allega un immagine schematica della cassa isolante: Schema costruttivo cassa isolante 2
CARATTERISTICHE TERMICHE DEI COMPONENTI La stratigrafia della parete analizzata e la rispettiva trasmittanza termica sono riportate nella tabella seguente: Tabella 1.0 n stratigrafia spessore [m] densità [kg/mc] conducibili tà termica [W/mK] resistenza termica [mqk/w] E Coefficiente liminare esterno Rse 0,040 1 Intonaco esterno esistente 0,015 1800 0,900 0,017 2 Cappotto in EPS addittivato con grafite 0,10 20 0,031 3,225 3 Muratura in mattoni pieni 0,26 1800 0,810 0,320 4 Intonaco interno 0,015 1400 0,700 0,021 I Coefficiente liminare interno Rsi 0,130 Resistenza termica complessiva R Trasmittanza termica U Secondo UNI EN ISO 6946:2008 3,753 m 2 K/W 0,266 W/m 2 K Per quanto concerne le caratteristiche termiche del serramento finestrato, si fa riferimento a valori certificati dal produttore: vetro isolante mono camera 4/16/4 Argon telaio infisso in PVC Ug = 1,1 W/m 2 K Uf = 1,35 W/m 2 K 3
La conducibilità termica equivalente della parete è calcolata attraverso la seguente relazione: λ = C L eq dove: C è la conducibilità della parete escludendo lo strato di isolante, ottenibile come l inverso della somma delle resistenze degli strati della parete ad esclusione dello strato di isolante 1 C = Li λ i = 0.015 0.9 1 0.26 + + 0.810 0.015 0.7 W = 2,784 2 m K L è lo spessore della parete escludendo lo strato di isolante L = Li = 0.015 + 0.26 + 0.015 = 0. 29m per cui si ottiene che: W λ eq = C L = 0, 807 mk si verifica il calcolo della trasmittanza della parete 1 1 W U PAR = = = 0,266 2 Li Liso 0.29 0.10 m K Rsi + + + Rse 0.130 + + + 0.040 λ λ 0.807 0.031 eq iso CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI TRASMITTANZA TERMICA LINEARE (Ψ) UNI EN ISO 10211:2008 La trasmittanza termica lineare (Ψ) è pari all incremento di flusso termico (rispetto al calcolo ottenuto con la procedura mono dimensionale) che si ha per lo sviluppo di un campo bi-tri dimensionale, in regime stazionario e diviso per una lunghezza caratteristica del ponte termico e per la differenza di temperatura tra gli ambienti posti a ciascun lato Φ Ψ = 2 D L PT Φ θ D i 1 4
Derivando la correlazione sopra riportata si ottiene, per ogni tipologia di ponte termico, la trasmittanza termica lineare, a seconda delle configurazioni e degli spessori dei vari elementi che costituiscono la stratigrafia. CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI TRASMITTANZA TERMICA LINEARE (Ψ) - PARETE SPROVVISTA DI MONOBLOCCO ISOLANTE AL SERRAMENTO - Il calcolo sotto riportato prevede il serramento in PVC installato secondo il metodo tradizionale, ovvero con giunzione parete/serramento riempita di schiuma poliuretanica, senza il risvolto nelle spalle interne del cappotto isolante. Viene comunque previsto l isolamento termico sotto il davanzale, a mezzo di pannello in EPS spessore 4 cm. Ψ = U TEL Ψ1 = 0.120 0.092 U + 0.167 λ = 0,230 PAR 1.90 ( Ψ2 Ψ1) + Ψ1 3.60 eq [W/mK] Ψ2 = 0.169 0.105 U + 0.319 λ = 0,398 PAR eq da cui si ottiene che: Ψ = 0,204 [W/mK] 5
CALCOLO DEL COEFFICIENTE DI TRASMITTANZA TERMICA LINEARE (Ψ) - PARETE DOTATA DI MONOBLOCCO ISOLANTE AL SERRAMENTO - Il calcolo sotto riportato prevede il serramento in PVC installato su monoblocco isolante in EPS, realizzato con spalle, profilo superiore ed inferiore sotto davanzale in EPS 150. U TEL 1.90 Ψ = 0.03 + 1 3.60 [W/mK] da cui si ottiene che: Ψ = 0,025 [W/mK] CALCOLO DEL VALORE DI TRASMITTANZA TERMICA DEL SERRAMENTO Uw Ai sensi della norma tecnica UNI EN ISO 10077-1 si procede al calcolo del valore di trasmittanza termica del serramento, a ponte termico corretto, nella condizione senza e con il monoblocco isolante: U W = A g U g + A A g f U + A f f + I g Ψ con: Ag = area del vetro Ug = valore di trasmittanza termica riferito all area centrale della vetrata e non include l effetto del distanziatore del vetro lungo il bordo (si opta di trascurare tale effetto, in quanto rimane costante nel caso sia presente o meno il monoblocco isolante) 6
Af = area del telaio Uf = valore di trasmittanza termica del telaio in assenza della vetrata Ig = lunghezza del perimetro del serramento Ψ = valore di trasmittanza termica lineare (vedi calcoli sopra riportati) Serramento sprovvisto di monoblocco isolante: U A U + A f U A + A + I Ψ 1,249 1,1 + 0,250 1,35 + 5,0 0,204 W = = 1,82 1,249 + 0,250 m K g g f g W = 2 g f Serramento dotato di monoblocco isolante: U A U + A f U A + A + I Ψ 1,249 1,1 + 0,250 1,35 + 6,12 0,025 + 0,76 0,04 W = = 0,839 2,259 m K g g f g W = 2 g f Si può subito notare come lo stesso serramento finestrato, a seguito della diminuzione del ponte termico raggiunta con l inserimento del monoblocco isolante, consegue un miglioramento del proprio valore di trasmittanza termica pari al 53,9%. CALCOLO DEL VALORE COMPLESSIVO DI DISPERSIONE TERMICA DELLA PARETE A seguito dei calcoli sopra descritti si procede al calcolo della potenza termica di dispersione della parete in oggetto, in condizioni di progetto invernali (temperatura interna +20 C, temperatura esterna -5 C); in questo caso di opta di tralasciare il calcolo dei ponti termici del giunto parete-pavimento e parete-soffitto, in quanto constanti a prescindere dalla presenza o meno del monoblocco isolante: Condizione 1 assenza del monoblocco P = U i S i θ = ( U PAR S PAR + U w SW ) (20 + 5) = (0,266 9,3 + 1,82 1,5) 25 = 130, 09watt Condizione 1 presenza del monoblocco P = U i S i θ = ( U PAR S PAR + U w SW ) (20 + 5) = (0,266 8,541 + 0,839 2,259) 25 = 104, 18watt 7
Il miglioramento delle prestazioni termiche, a seguito dell inserimento del monoblocco isolante, risulta pari al 19,91% Si allegano alla presente alcune immagini effettuate su serramenti finestrati sprovvisti e provvisti di cassa isolante, tramite l ausilio di termocamera, allo scopo di evidenziare il miglioramento prestazionale del ponte termico. Serramento provvisto di cassa isolante: 8
Si noti come venga evidenziato il ponte termico lungo i travi in legno del soffitto di copertura, mentre lungo il contorno del serramento, dotato di cassa isolante, al contrario, non si evidenzi alcun ponte termico. Serramento sprovvisto di cassa isolante: 9
Si noti come nel caso di assenza di cassa isolante, sia evidente la differenza cromatica lungo il perimetro del serramento, dovuta alla presenza del ponte termico. 10
Tramite software ad elementi finiti si verifica l andamento delle isoterme e pertanto l andamento delle temperature interne agli elementi, nel caso in cui sia presente il monoblocco e nel caso in cui questo ne risulti assente: 11
Situazione sprovvista di monoblocco isolante, in cui è presente unicamente il cappotto esterno a chiusura del cordolo in calcestruzzo armato del solaio e l architrave in calcestruzzo rivestito in cotto a sostegno della muratura sopra il serramento. Si noti come l isoterma dei 18 C sia pressochè coincidente con il limite interno della parete e rapidamente le temperature diminuiscano verso destra, arrivando al limite esterno della parete a 14 C. Tale soluzione causa la formazione di condense superficiali e pertanto nel tempo di muffe, sulla parete interna della stanza. Contrariamente a quanto sopra descritto, nel caso in cui sia presente la cassa climatica, si noti come l isoterma dei 18 C entri ampiamente all interno della parete, dimostrando l efficacia dell isolamento termico ed il limite esterno si presenti ad una temperatura di 16 C, superiore di circa 2 C rispetto all esempio precedente. Si noti inoltre il beneficio dell impiego dell architrave strutturale annegato nell isolamento termico, rispetto all adozione della soluzione tradizionale con l architrave in calcestruzzo rivestito in cotto. 12
L immagine sopra riportata rappresenta l andamento delle isoterme nel caso in cui il davanzale venga installato a filo parete interno; si noti come la superficie interna si presenti ad una temperatura di 10 C; tale temperatura sarà causa nel tempo della formazione di condense e muffe superficiali. 13
L interruzione del davanzale a filo serramento esterno si dimostra ancora una volta una soluzione ottimale per l abbattimento di condense e muffe, in quanto in questo caso la superficie interna della parete si mantiene calda a 18 C. La stessa sezione orizzontale della spalla del serramento provvisto di cassa isolante dimostra come sia la superficie della parete interna che la muratura si mantengano ad una temperatura elevata, eliminando pertanto la formazione di condense e muffe intorno al serramento. 14
L immagine che segue dimostra come le valutazioni sopra riportate si mantegono costanti anche nel caso dell impiego della cassa climatica dotata di cassonetto isolato per l impiego di avvolgibili. 15