TECNOLOGIE PER L USO DI MATERIALI AD ELEVATO RISPARMIO ENERGETICO 23 GENNAIO 2007 Ing. Federico Mattioli
SOMMARIO 1. Ambito di intervento 2. Trasmissione del calore 3. Classificazione degli isolanti 4. Direttiva 89/106 e Marcatura CE pausa 5. Analisi caratteristiche materiali isolanti 6. Applcazioni
Ambito di intervento Consumi finali di energia per fonte energetica e uso finale
Ambito di intervento Consumi finali di energia per uso Italia 2003 (140.8 Mtep)
Ambito di intervento Potenzialità di risparmio energetico nel settore civile Si possono stimare in un 30% Margine di intervento superiore rispetto al settore industriale e dei trasporti Investimenti con tempi di ritorno variabili: Inferiori ai 5 anni se sull impiantistica convenzionale Tra 5 e 10 anni per interventi sull involucro edilizio Tra 10 e 20 anni nel settore delle energie alternative
Ambito di intervento Protocollo di Kyoto e D. LGS 192 DECRETO LEGISLATIVO 19 agosto 2005 n. 192 Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa al rendimento energetico nell edilizia Finalità Migliorare le prestazioni energetiche degli edifici al fine di favorire lo sviluppo, la valorizzazione e l integrazione delle fonti rinnovabili e la diversificazione energetica, contribuire a conseguire gli obiettivi nazionali di limitazione delle emissioni di gas a effetto serra posti dal protocollo di Kyoto, promuovere la competitività dei comparti più avanzati attraverso lo sviluppo tecnologico
Ambito di intervento D. LGS 192 Articolo 2 Definizioni più significative: Edifici di nuova costruzione: con concessione o dia successiva all 8 ottobre 2005 Prestazione energetica = efficienza energetica = rendimento dell edificio: quantità annua di energia effettivamente consumata, o necessaria per la climatizzazione invernale ed estiva, la preparazione dell acqua calda sanitaria, la ventilazione e l illuminazione Attestato di certificazione energetica: documento redatto nel rispetto delle norme del decreto attestante la prestazione energetica
Ambito di intervento D. LGS 192 Articolo 6 Certificazione Energetica degli edifici Per gli appartamenti è possibile: 1. Certificazione dell intero immobile 2. Valutazione di un altro appartamento rappresentativo della tipologia In caso di compravendita o locazione deve essere consegnato il certificato Dal 8 ottobre 2006 edifici nuovi e ristrutturazioni complete Dal 1 luglio 2007 interi edifici esistenti S > 1000 m 2 Dal 1 Luglio 2008 interi edifici esistenti S < 1000 m 2 Dal 1 Luglio 2009 singole unità abitative
Ambito di intervento Il certificato vale 10 anni D. LGS 192 Articolo 6 Il certificato riporta: Dati energetici dell edificio Valori di riferimento di legge Suggerimenti in merito agli interventi più significativi e convenienti per aumentare l efficienza Negli edifici pubblici > 1000 m 2 il certificato è affisso in luogo visibile
Trasmissione del Calore Il calore si trasmette per CONDUZIONE CONVEZIONE IRRAGGIAMENTO
Conduzione La conduttività λ rappresenta la quantità di calore trasmesso in un secondo attraverso una superficie di 1 m 2 da un materiale avente lo spessore di un 1 m 1 sec Q T1 T2 1 m T1 > T2
Conduzione Andamento caratteristico della conduttivita λ funzione della temperatura
Conduzione Andamento caratteristico della conduttivita λ funzione della umidità relativa
Convezione Trasmissione del calore nei fluidi (liquidi e gas) 1 sec T1 > T2 T1 Q T2
Convezione Trasmissione del calore tra solido e fluido legge di Newton Q = α S (Tp Te) t Dove α: Coefficiente di adduzione del fluido, funzione delle condizioni del moto del fluido e della forma delle pareti S: superficie della parete Te: Temperatura del fluido misurata ad una certa distanza dalla superficie della parete Tp: Temperatura superficiale della parete t: Tempo
Irraggiamento Flusso energetico tra due corpi senza scambio diretto 1 sec T1 T2 T1 > T2 Q
Irraggiamento Scambio energetico tra due corpi aventi differente termperatura che non sono a contatto Legge di Stefan Bolzman Q = ε T 4 = K ε 0 T 4 Dove ε : Emissività del corpo nero ε 0 : Emissività del corpo nero = 4.88 10-8 [kcal/h m 2 K 4 ] K: Potere emissivo del corpo T: Temperatura assoluta in K (range di valori??)
Irraggiamento Emissività di alcuni materiali
Trasmissione di calore in condizioni stazionarie Generica parete doppia con interposto materiale isolante La conduzione avviene in tutti e tre le modalità Conduzione Convezione Irraggiamento Un buon materiale isolante attenua tutte e tre le componenti
Trasmissione di calore in condizioni stazionarie Data una generica struttura disperdente (pareti, solai, componenti finestrati, etc) avente anche stratigrafia complessa, il flusso termico che la attraversa in condizioni stazionare è proporzionale alla differenza di temperatura ed alla superficie della stessa.
Trasmissione di calore in condizioni stazionarie A Ti φ Te Tpi Tpe
Trasmissione di calore in condizioni stazionarie
Classificazione dei materiali isolanti ISOLANTE se λ < 0.065 [W /mk] Materiale Debolmente ISOLANTE se 0.065 < λ < 0.090 [W /mk] NON ISOLANTE se λ > 0.090 [W /mk] ISOLANTI Organici Inorganici Naturali Sintetici Naturali Sintetici
Classificazione dei materiali isolanti Sintetici Fibrosi Cellulari Porosi Fibre di Poliestere Polietilene EPS, XPS, PUR Organici Fibrosi Fibre di Legno Lana di Legno Fibre Vegetali Naturali Cellulari Sughero Porosi
Classificazione dei materiali isolanti Fibrosi Lana di Vetro Lana di Roccia Sintetici Cellulari Porosi Vetro Cellulare Calcio Silicato Cem. Cellulare Inorganici Fibrosi Amianto Vermiculite Naturali Cellulari Porosi Pomice Perlite Argilla Espansa
Direttiva 89/106 e Marcatura CE Indica Relativa ai prodotti da costruzione Recepita con DPR 21.4.93 nr.246 Requisiti Essenziali Durata Utile Edificio Certificazione Con materiale da costrizione definiamo qualsiasi prodotto che è permanentemente incorporato in opere di costruzione (edifici ed opere civili in genre)
Direttiva 89/106 e Marcatura CE Requisiti Essenziali Stabilità Sicurezza al fuoco Sicurezza nell utilizzo Igiene, salute, protezione dell ambiente Acustica Risparmio energetico Certificazione MARCATURA CE
Direttiva 89/106 e Marcatura CE Risparmio energetico Il consumo dell energia deve essere contenuto. Tenuto conto delle condizioni climatiche del luogo e degli occupanti. Quindi Involucro edilizio Impianti di riscaldamento, raffrescamento ed aerazione Devono essere progettati e concepiti al fine di ridurre il fabbisogno energetico
Direttiva 89/106 e Marcatura CE Dal 1 dicembre 2004 non si possono immettere sul mercato prodotti isolanti privi di marcatura CE Dal 1 giugno 2006 non si possono immettere sul mercato laterizi privi di marcatura CE La marcatura CE indica la conformità,, nella produzione e delle caratteristiche, alla norma di prodotto Non è identificativa della qualità del prodotto
Direttiva 89/106 e Marcatura CE Norme Armonizzate Vetro Cellulare [CG] UNI EN 13167 Perlite Espansa [EPB] UNI EN 13169 Polistirene Espanso [EPS] UNI EN 13163 Sughero Espanso [ICB] UNI EN 13170 Lana Minerale [MW] UNI EN 13162 Schiuma Fenolica [PF] UNI EN 13166 Poliuretano [PUR] UNI EN 13165 Polistirene Estruso [XPS] UNI EN 13164 Fibre di Legno [WF] UNI EN 13171 Lana di Legno [WW] UNI EN 13168
Direttiva 89/106 & Marcatura CE Isolanti che non possiedono Norme Armonizzate Fibre di poliestere Lana di canapa Fibre di cellulosa Polietilene espanso Sughero agglomerato (biondo) Fibra di cocco Lana di pecora
Direttiva 89/106 & Marcatura CE Certificazione di un materiale isolante consente di accedere ad una serie di informazioni Marcatura CE Dichiarazione di conformità alla specifica norma armonizzata Rapporto del laboratorio notificato Etichettatura [ MW-EN 13168-L1-W1-T1-S2-CS(10)200-CI 2-MU5 WS 4,40] Allegato ZA
Direttiva 89/106 & Marcatura CE Etichettatura [ MW-EN 13168-L1-W1-T1-S2-CS(10)200-CI 2-MU5 WS 4,40] MW: sigla del Materiale (Mineral wool) EN 13168: Norma di riferiento L, W, T, S: Limiti di tolleranza CS(10)200: Sollecitazione a compressione al 10% di deformazioni in KPa WS assorbimento H 2 O a breve periodo CI 3: contenuto di cloruri MU: trasmissione di vapor d acqua per diffusione
Direttiva 89/106 e Marcatura CE Conduttività termica dichiarata nella marcatura CE λ d = λ 90,90 = λ m + K S λ Dove: λ 90,90 indica 90% frattile con 90% di confidenza λ m : conducibilità media dei valori misurati K : fattore funzione del numero n di misurazioni S λ : deviazione standard delle n misurazioni
Direttiva 89/106 & Marcatura CE Conduttività termica di progetto λ progetto Dalle misurazioni effettuate per la marcatura CE identifico λ d quindi tramite la norma UNI EN ISO 10456 (introduce parametri quali umidità, temperatura e invecchiamento) ottengo λ progetto
relax
Analisi caratteristiche materiali isolanti A meno di specifiche prescrizioni non vi è motivo di preferire gli isolanti naturali a quelli sintetici La scelta deve essere effettuata considerando: le richieste della committenza il sistema edificio impianto nel complesso il CO 2 emesso nel ciclo completo di vita del materiale, produzione, utilizzo, smaltimento la normativa applicabile o le eventuali prescrizioni
Analisi caratteristiche materiali isolanti Isolamento delle fondazioni E importante garantire l impermeabilizzazione l oltre all isolamento termico XPS Derivati del catrame Fogli polietilene Vetro cellulare Va quindi verificato nella riga dell etichettatura etichettatura il dato di deformazione sotto compressione il valore MU e l assorbimento di H 2 O
Analisi caratteristiche materiali isolanti Isolamento Solai su vani non riscaldati E importante garantire l aspetto l acustico oltre all isolamento termico XPS, EPS Sughero, Fibra di legno CLS alleggerito con plostirolo o argilla espansa o perlite o altro Va quindi verificato nella riga dell etichettatura etichettatura il dato di deformazione sotto compressione il valore MU
Analisi caratteristiche materiali isolanti Isolamento Coperture E importante garantire l aspetto l acustico, lo sfasamento termico la tenuta all aria aria oltre all isolamento termico XPS, EPS Sughero, Fibra di legno Va quindi verificata la massa complessiva del sistema di copertura per ridurre il fabbisogno in raffrescamento estivo Tetti in legno ventilati: è importante inserire opportune guaine che devono essere impermeabili per l acqua l che viene dall esterno ma traspiranti per il vapore prodotto negli ambienti e garantire una tenuta all aria aria
Analisi caratteristiche materiali isolanti Isolamento pareti esterne E importante garantire l aspetto l acustico, il passaggio del vapore, oltre all isolamento termico XPS, EPS (verificare l assenza di condensa interstiziale) da applicarsi nei primi 50-70 cm sopra terra per evitare umidità di risalita Sughero, Fibre di legno e Fibre vegetali. Occorre assicurarsi che siano immarcescibili etc Per migliorare il confort si deve valutare lo sfasamento termico e ed il fattore di attenuazione, per il periodo estivo
Analisi caratteristiche materiali isolanti Materiali naturali o sintetici E importante garantire sempre l aspetto l igienico Se il materiale presenta marcatura CE non è nocivo in ogni caso Una linea di condotta (personale) Se ho un impianto di ventilazione meccanica OK SINTETICO Se sono a diretto contatto con chi vive l edificio preferisco materiali naturali Valutare sempre l aspetto economico e per contro il confort abitativo relativo alla scelta che si sta effettuando
EPS - POLISTIRENE ESPANSO λ 0.040 0.056 [W/mk] μ 21 107 [-] ρ 20 30 [kg/m 3 ] Cp 1.25 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete TUTTE X X X Copertura TUTTE X X Solai TUTTE X X
XPS - POLISTIRENE ESPANSO ESTRUSO λ 0.034 0.041 [W/mk] μ 80 250 [-] ρ 87 321 [kg/m 3 ] Cp 1.45 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete TUTTE X X X Copertura TUTTE X X Solai TUTTE X X
MW LANA DI ROCCIA λ 0.037 0.054 [W/mk] μ 1.3 [-] ρ 30 150 [kg/m 3 ] Cp 0.84 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete NO CONTRO TERRA X X X Copertura NO CARRABILI Solai NO CONTRO TERRA X X
ICB SUGHERO AUTOCOLLATO λ 0.043 0.052 [W/mk] μ 9-19 [-] ρ 90 200 [kg/m 3 ] Cp 1.6 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete NO CONTRO TERRA X X Copertura Solai NO CONTRO TERRA X X
WF FIBRA DI LEGNO λ 0.040 0.060 [W/mk] μ 2-5 [-] ρ 45 280 [kg/m 3 ] Cp 2.5 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete NO CONTRO TERRA X X Copertura INCLINATA Solai SOTTOTETTO X X
CALCIO SILICATO λ 0.076 0.094 [W/mk] μ 20 [-] ρ 225 240 [kg/m 3 ] Cp 0.84 [kj/kgk] Parete PERIMETRALE Copertura FALDA Solai CONTROSOFFITTO Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine X X X
LANA DI CANAPA λ 0.039 0.040 [W/mk] μ 1-2 [-] ρ 15 110 [kg/m 3 ] Cp 1.7 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete PERIMETRALE e INTERNA X X Copertura FALDA Solai SOTTOTETTO X X
FIBRA DI COCCO λ 0.043 [W/mk] μ 1 [-] ρ 85 125 [kg/m 3 ] Cp 1.3 [kj/kgk] Tipologia isolamento Parete PERIMETRALE e INTERNA Copertura FALDA Solai SOTTOTETTO interno Esterno intercapedine X X X
LANA DI PECORA λ 0.04 [W/mk] μ 1-5 [-] ρ 25 [kg/m 3 ] Cp 1.3 [kj/kgk] Parete PERIMETRALE Copertura FALDA Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine X X Solai
FIBRA DI CELLULOSA λ 0.045-0.058 [W/mk] μ 1-3 [-] ρ 32-85 [kg/m 3 ] Cp 1.3 1.9 [kj/kgk] Tipologia isolamento interno Esterno intercapedine Parete PERIMETRALE X X Copertura FALDA X Solai
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: MW
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: MW
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: MW
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: MW GENNAIO
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: MW Condensa [g/m²] CONDENSA PRESENTE MA INFERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: EPS Dati generali Spessore: 0,465 m Massa superficiale: 399,00 kg/m² Resistenza: 3,2579 m²k/w Trasmittanza: 0,3069 W/m²K Parametri dinamici Fattore di attenuazione: 0,0815 Sfasamento: 15h 23'
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: EPS
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: MW Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: 1,8596 m²k/w Resistenza totale dell'elemento: 3,2579 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: SUGHERO Dati generali Spessore: 0,465 m Massa superficiale: 407,40 kg/m² Resistenza: 2,9844 m²k/w Trasmittanza: 0,3351 W/m²K Parametri dinamici Fattore di attenuazione: 0,0706 Sfasamento: 17h 11'
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: SUGHERO
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: SUGHERO Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: Resistenza totale dell'elemento: 1,8596 m²k/w 2,9844 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: SUGHERO Condensa [g/m²] CONDENSA PRESENTE MA INFERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: CELLULOSA Dati generali Spessore: 0,465 m Massa superficiale: 399,56 kg/m² Resistenza: 2,5860 m²k/w Trasmittanza: 0,3867 W/m²K Parametri dinamici Fattore di attenuazione: 0,0899 Sfasamento: 15h 11'
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: CELLULOSA
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: CELLULOSA Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: 1,8596 m²k/w Resistenza totale dell'elemento: 2,5860 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
MURO ESTERNO FACCIA VISTA: CELLULOSA Condensa [g/m²] CONDENSA PRESENTE MA INFERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: EPS
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: EPS Dati generali Spessore: 0,212 m Massa superficiale: 67,57 kg/m² Resistenza: 3,4473 m²k/w Trasmittanza: 0,2901 W/m²K Parametri dinamici Fattore di attenuazione: 0,8359 Sfasamento: 3h 35'
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: EPS
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: EPS Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: Resistenza totale dell'elemento: 1,8596 m²k/w 3,4473 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: EPS Condensa [g/m²] CONDENSA PRESENTE MA INFERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: XPS Dati generali Spessore: 0,212 m Massa superficiale: 67,57 kg/m² Resistenza: 4,0437 m²k/w Trasmittanza: 0,2473 W/m²K Parametri dinamici Fattore di attenuazione: 0,8334 Sfasamento: 3h 44'
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: XPS
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: XPS Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: Resistenza totale dell'elemento: 1,8596 m²k/w 4,0437 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: XPS Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: Resistenza totale dell'elemento: 1,8596 m²k/w 4,0437 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: XPS Condensa [g/m²] CONDENSA PRESENTE MA INFERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: SUGHERO Dati generali Spessore: 0,212 m Massa superficiale: 80,17 kg/m² Resistenza: 3,0740 m²k/w Trasmittanza: 0,3253 W/m²K Parametri dinamici Fattore di attenuazione: 0,5544 Sfasamento: 7h 37'
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: SUGHERO
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: SUGHERO Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: Resistenza totale dell'elemento: 1,8596 m²k/w 3,0740 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: SUGHERO Condensa [g/m²] CONDENSA PRESENTE MA INFERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: FIBRA DI LEGNO Dati generali Spessore: Massa superficiale: Resistenza: Trasmittanza: Parametri dinamici 0,212 m 80,17 kg/m² Fattore di attenuazione: 0,4889 Sfasamento: 8h 38' 3,4073 m²k/w 0,2935 W/m²K
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: FIBRA DI LEGNO
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: FIBRA DI LEGNO Mese critico: gennaio Fattore di temperatura: 0,8656 Resistenza minima accettabile: Resistenza totale dell'elemento: 1,8596 m²k/w 3,4073 m²k/w STRUTTURA REGOLAMENTARE
COPERTURA INCLINATA IN LEGNO VENTILATA: FIBRA DI LEGNO Condensa [g/m²] CONDENSA SUPERIORE AL LIMITE (500 g/m²)
TECNOLOGIE PER L USO DI MATERIALI AD ELEVATO RISPARMIO ENERGETICO 23 GENNAIO 2007 Ing. Federico Mattioli federico.mattioli@mbienergie.it Tel. +39 0522 984450 Fax. +39 0522 767880