CARATTERISTICHE DELLE STRUTTURE EDILIZIE I componenti dell involucro che racchiude gli spazi confinati appartengono a due distinte categorie ELEMENTI OPACHI ELEMENTI TRASPARENTI
Caratteristiche delle strutture edilizie ELEMENTI OPACHI Hanno il compito di proteggere gli spazi interni dalle sollecitazioni termiche indotte dall ambiente esterno
Caratteristiche delle strutture edilizie ELEMENTI TRASPARENTI Costituiscono l interfaccia visiva con l ambiente esterno e permettono di ottenere la luce naturale Hanno caratteristiche di isolamento termico da 5 a 10 volte inferiori rispetto alle pareti opache
Caratteristiche delle strutture edilizie ELEMENTI TRASPARENTI Costituiscono il 10 15 % della superficie dell involucro Il mercato offre una vasta gamma di infissi le cui caratteristiche di isolamento termico sono notevolmente migliorate rispetto al semplice infisso in vetro singolo
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e Q UA T T i e
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Calcolo delle trasmittanze - Le proprietà termofisiche dei materiali siano ricavate dai dati di accompagnamento della marcatura CE (ove disponibile), opportunamente corretti per tenere conto delle condizioni in cui si opera mediante il metodo descritto nella UNI EN ISO 10456, oppure da dati di progetto forniti dalla UNI EN ISO 10456 o dalla UNl 10351 o dalla UNI EN 1745; - Le resistenze termiche di murature e solai siano ricavate dai dati di accompagnamento della marcatura CE (ove disponibile) oppure dalla UNI 10355 o dalla UNI EN 1745; - I coefficienti superficiali di scambio termico e le resistenze termiche delle intercapedini d'aria siano conformi ai valori stabiliti dalla UNI EN ISO 6946.
In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori dei parametri termici dei componenti edilizi di edifici esistenti possono essere ricavati dalla UNIITR 11552 o da letteratura tecnica in funzione della tipologia edilizia e del periodo di costruzione. Nel caso vengano utilizzati dati ricavati da letteratura tecnica l'origine dei dati deve essere riportata nel rapporto finale di calcolo.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Calcolo delle trasmittanze I coefficienti superficiali di scambio termico e le resistenze termiche delle intercapedini d'aria sono stabiliti dalla UNI EN ISO 6946. La trasmittanza termica delle finestre si calcola secondo la UNI EN ISO 10077-1 o si assume il valore dichiarato dal fabbricante in base alla UNI EN 14351-1. La trasmittanza termica delle facciate continue trasparenti si calcola in base a quanto riportato nella UNI EN ISO 12631.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Calcolo delle trasmittanze dei Componenti Trasparenti - In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori di trasmittanza termica delle vetrate possono essere ricavati dal prospetto B.1. - In assenza ti dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori di trasmittanza termica dei telai possono essere ricavati dal prospetto B.2. - Nel prospetto B.3 sono forniti i valori di trasmittanza termica per componenti trasparenti aventi dimensioni di 1,20 m x 1,50m, l area del telaio pari al 20% dell'area dell intera finestra e distanziatori tra i vetri di tipo comune. I valori del prospetto B.3 possono essere utilizzati per componenti trasparenti aventi dimensioni totali che si discostano di ±10% dalle suddette dimensioni.
Caratterizzazione dei componenti dell involucro e della struttura edilizia per edifici già esistenti Componenti opachi È necessario rilevare: - la tipologia costruttiva; - lo spessore; - l ambiente confinante (esterno, locale non riscaldato, terrapieno, ecc.); - la finitura esterna; - la finitura interna; - la tipologia di isolamento termico; - la tipologia di struttura portante.
Caratterizzazione dei componenti dell involucro e della struttura edilizia per edifici già esistenti Infissi È necessario rilevare: - la tipologia di vetro; - la tipologia di telaio; - la tipologia dell eventuale oscuramento esterno; - le dimensioni dell eventuale cassonetto; - le dimensioni del sottofinestra.
Trasmittanza termica dei componenti opachi dell involucro Prospetto 2: Trasmittanza termica dei cassonetti [W/m²K] Tipologia di cassonetto Trasmittanza termica Cassonetto non isolato 6 Cassonetto isolato 1 Si considerano isolate quelle strutture che hanno un isolamento termico non inferiore ai 2 cm
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Q UA T T T i = temperatura interna di progetto [ C] T e = temperatura esterna di progetto [ C] A=area della superficie di scambio [m 2 ] U = trasmittanza termica unitaria della parete [W/m 2 K] i e
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Q UA T T Q q U T T i e A i e
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Lo scambio termico tra l ambiente interno e quello esterno avviene nel verso delle temperature decrescenti, ortogonalmente alla parete stessa, secondo i tre meccanismi combinati di scambio termico: convezione e irraggiamento tra l ambiente interno e la superficie interna della parete; conduzione attraverso ciascuno degli strati disposti in serie che costituiscono la parete; convezione e irraggiamento tra la superficie esterna della parete e l ambiente esterno.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Le superfici isoterme sono ortogonali al flusso termico I meccanismi convettivi relativi alla superficie interna della parete e a quella esterna interessano una zona limitata di aria a ridosso di tali superfici Assumendo per l ambiente interno condizioni di temperatura confortevoli il flusso termico è diretto dall interno verso l esterno nei mesi invernali e viceversa in quelli estivi.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e Q Ah T T int i i a T a = temperatura della superficie della parete rivolta verso l ambiente interno [ C] h i = conduttanza unitaria superficiale interna [W/m 2 K]
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e Q Ah T T int i i a Q q h T T A int int i i a
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e Q Ah T T est e d e T d = temperatura della superficie della parete rivolta verso l ambiente esterno [ C] h e = conduttanza unitaria superficiale esterna [W/m 2 K]
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e Q Ah T T est e d e Q q h T T A est est e d e
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio R si =1/h i Resistenza unitaria superficiale interna e si riferisce ai meccanismi di scambio termico per convezione ed irraggiamento agenti in parallelo R se =1/h e Resistenza unitaria superficiale esterna e si riferisce ai meccanismi di scambio termico per convezione ed irraggiamento agenti in parallelo
Caratteristiche delle strutture edilizie UNI EN ISO 6946:1996 Descrizione del flusso termico Verticale ascendente Orizzontale (fino a 30 rispetto all orizzontale) Verticale discendente R si 0.10 0.13 0.17 R se 0.04 0.04 0.04
Caratteristiche delle strutture edilizie ISO 13788 (ISO, 2001) R si 0.13 Finestre e telai 0.25 Tutti gli altri casi R se 0.04 Tutti i casi
Caratteristiche delle strutture edilizie UNI EN 832 h i =7.7 W/(m 2 K) R si =0.13 m 2 K/W h e =25 W/(m 2 K) R se =0.04 m 2 K/W
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e Q j q j j s A j j s j T T j j
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio q j j s s j = spessore del j-esimo strato λ j = conduttività termica del materiale ΔT j = differenza tra le temperature delle superfici che delimitano lo strato j-esimo j T j
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Nel rispetto dell ipotesi di regime stazionario, in assenza di accumuli di energia, il flusso termico trasmesso tra ambiente interno e superficie della parete rivolta verso l ambiente interno uguaglia sia il flusso che attraversa ciascuno strato della parete, nonché quello scambiato tra la superficie della parete rivolta verso l ambiente esterno e l ambiente esterno stesso: q q q q int j est
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio q T i n T e 1 s j 1 h h i j1 j e n: numero di strati omogenei che compongono la parete s j : spessore del generico strato omogeneo j [m] j : conduttività del generico strato omogeneo j [W/mK]
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio 1 1 1 i e n j j i j e T T q s h h 1 i e n si j se j T T q R R R
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio 1 i e n si j se j T T q R R R i e compl T T q R
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio q T q U T T i R T i e compl e 1/R compl
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio i 1 2 3 a b c d q. e si Ti a Ti Ta qrsi Ti Te R compl j Tj qrj Ti Te R compl R R se Td e qrse Ti Te R compl R
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio CONSIDERAZIONI: 1) La forza spingente del fenomeno di scambio termico attraverso un elemento dell involucro edilizio è data dalla differenza di temperatura tra gli ambienti separati dall elemento stesso. 2) Il flusso termico trasmesso attraverso una parete piana costituita da più strati diminuisce all aumentare della resistenza termica complessiva.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio CONSIDERAZIONI: 3) La resistenza termica può essere incrementata inserendo all interno della parete uno o più strati caratterizzati da bassi valori di conduttività termica (materiali isolanti). A titolo indicativo una parete si può considerare ben isolata se 0.4 W/(m 2 K)<U<0.7 W/(m 2 K), mediamente isolata se 0.7 W/(m 2 K)<U<1.2 W/(m 2 K), non isolata se U>1.2 W/(m 2 K).
Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio CONSIDERAZIONI: Caratteristiche delle strutture edilizie 4) La posizione dello strato di materiale isolante all interno della parete non influisce sul valore della resistenza termica complessiva e il flusso termico trasmesso attraverso la parete non dipende da essa. 5) Il salto termico in corrispondenza di uno strato è proporzionale al rapporto tra la resistenza termica dello strato e quella totale della parete: l andamento delle temperature all interno della parete dipende dalla posizione degli strati. Il salto termico è maggiore in corrispondenza degli strati isolanti.
Esempio 1 Si consideri una parete di separazione tra un ambiente esterno alla temperatura di 2.0 C e un ambiente interno alla temperatura di 20 C costituita da 3 diversi strati Aria interna Intonaco interno 1 2 3 a b c d Muratura in mattoni Aria esterna Intonaco esterno
Esempio 1 strato Materiale Descrizione del materiale 1 Intonaci e malte Malta di gesso per intonaci, ρ = 900 kg/m 3 2 Laterizi Mattoni pieni o forati, ρ = 1200 kg/m 3 3 Intonaci e malte s [m] λ [W/mK] 0.02 0.41 0.12 0.43 Malta di cemento 0.03 1.4
Esempio 1 Aria interna 1 2 3 Aria esterna 1 U 1 s1 s2 s3 1 hi 1 2 3 he 1 = 1 0.02 0.12 0.03 1 7.7 0.41 0.43 1.4 25 1 0.13 0.049 0.279 0.0210.04 1 W = 1.93 2 0.519 m K 2 h i=7.7 W/m K a b c d 2 h e=25 W/m K
Esempio 1 U W 1.93 mk 2 1 1 mk R compl 0. 519 U 193. W Parete con bassa resistenza termica 2
Esempio 1 Le resistenze percentuali di ciascuno strato rispetto alla resistenza complessiva sono: Rsi 0.13 R1 0.049 % 100 25%; % 100 9.4% R 0.519 R 0.519 compl compl compl compl R2 0.279 R3 0.021 % 100 53.8%; % 100 4.1% R 0.519 R 0.519 Rse 0.04 % 100 7.7% R 0.519 compl Strato di laterizi
Esempio 1 Il flusso termico che attraversa la parete vale: T T i e q UTi Te Rcompl 1 = 18 1.9318 0.519 W =34.7 m 2
Esempio 1 Riguardo alle cadute di temperature nei singoli strati, si ha: Rsi Ti a Ti Te 20 20.25 4.5C R compl R1 T1 Ta b Ti Te 20 20.094 1.7C R compl compl R2 T2 Tb c Ti Te 20 20.538 9.7C R compl R3 T3 Tc d Ti Te 20 20.041 0.7C R compl Rse Td e TiTe 2020.077 1.4C R
Esempio 1 Si ricavano quindi le temperature delle interfacce tra i vari strati: T T T 20 4.5 15.5C a i i a T T T 15.5 1.7 13.8C b a a b T T T 13.8 9.7 4.1C c b b c T T T 4.10.7 3.4C d c c d T T T 3.4 1.4 2.0C e d d e Verifica correttezza calcoli
Esempio 1 Potenza termica dispersa attraverso la parete (A=20m 2 ) Q UA T T i =1.9320 18 695 W e
Esempio 2 Si consideri una parete di separazione tra un ambiente esterno alla temperatura di 2.0 C e un ambiente interno alla temperatura di 20 C costituita da 5 diversi strati INTERNO T i =20 C h i =7.7 W/m 2 K interno 1 2 3 4 5 ESTERNO T e =2.0 C h e =25.0 W/m 2 K
Esempio 2 Strato-materiale [kg/m 3 ] s [m] [W/mK] C [W/m 2 K] 1. Intonaco interno di gesso 2. Calcestruzzo di argilla espanso 1200 0.02 0.35-1700 0.07 0.75-3. Intercapedine 1.3 0.04-6.40 4. Calcestruzzo di argilla espanso 5. Intonaco di calce e gesso 1700 0.10 0.82-1400 0.02 0.70 -
R compl 1 s s 1 s s 1 h C h 1 2 4 5 i 1 2 3 4 5 1 0. 020 0. 070 1 0. 10 0. 020 1 77. 035. 075. 64. 082. 070. 25 0627. 2 mk W 1 1 W U 159. 2 R 0. 627 mk compl e
R compl 1 s s 1 s s 1 h C h 1 2 4 5 i 1 2 3 4 5 1 0. 020 0. 070 1 0. 10 0. 020 1 77. 035. 075. 64. 082. 070. 25 0627. 2 mk W Parete con bassa resistenza termica e
Rsi 0.13 R1 0.0571 % 100 20.7%; % 100 9.1% R 0.627 R 0.627 compl compl compl se compl compl R2 0.0933 R3 0.156 % 100 14.9%; % 100 24.9% R 0.627 R 0.627 compl R4 0.122 R5 0.0286 % 100 19.5%; % 100 4.5% R 0.627 R 0.627 R R 0.04 % 100 6.4% 0.627 Esempio 2 Le resistenze percentuali di ciascuno strato rispetto alla resistenza complessiva sono: compl Intercapedine
Q T 20 2 i Te W q 28. 7 A R compl 0. 627 m Rsi Ti a TiTe 2020.207 3.7C R compl R1 T1 Ta b Ti Te 20 20.091 1.6C R compl R2 T2 Tb c Ti Te 20 20.149 2.7C R compl R3 T3 Tc d Ti Te 20 20.249 4.5C R compl 2
Q T 20 2 i Te W q 28. 7 A R compl 0. 627 m 2 R4 T4 Td f Ti Te 20 20.195 3.5C R compl R5 T5 T f g Ti Te 20 20.045 0.8C R compl compl Rse Tg e Ti Te 20 20.064 1.2C R
a i i a T T T 20 3.7 16.3C T T T 16.3 1.6 14.7C b a a b T T T 14.7 2.7 12.0C c b b c T T T 12.0 4.5 7.5C d c c d T T T 7.53.54.0C f d d f T T T 4.0 0.8 3.2C g f f g T T T 3.2 1.2 2.0C e g g e Verifica correttezza calcoli
Esempio 2 1 2 3 4 5 a b c d f g
Esempio 2 Potenza termica dispersa attraverso la parete (A=20m 2 ) Q UA T T i =1.59 20 18 572 W e
Regime Dinamico Il calcolo della dispersione del calore degli elementi d involucro edilizio viene condotto, normalmente, considerando un regime termico stazionario. Si ipotizza, cioè, che la differenza tra le temperature, all'esterno e all'interno dell'edificio, sia costante nel tempo. L ipotesi è accettabile se si sta affrontando un analisi per il calcolo delle prestazioni nella stagione invernale. In realtà durante l'arco della giornata la temperatura esterna e quella interna variano secondo determinate leggi che normalmente si possono approssimare a sinusoidi. Per valutazioni durante la stagione estiva questa variazione assume una portata molto più significativa e pertanto, per un analisi corretta, sono necessarie valutazioni dinamiche. Nella valutazione in regime dinamico entrano in gioco diversi parametri che nel regime termico stazionario sono completamente trascurati. Ad esempio, si attribuisce alla sola caratteristica della resistenza termica il controllo del passaggio del calore trascurando la capacità termica dell'involucro esterno dovuta alla diversa disposizione dei materiali o al rapporto massa/conducibilità.
PONTE TERMICO La potenza termica dispersa da una parete piana può essere determinata attraverso la legge di Fourier A Q T T k s 1 2
PONTE TERMICO Tale determinazione può essere, quindi, effettuata in modo semplice se vengono verificate le seguenti ipotesi: il regime è stazionario il materiale è omogeneo e isotropo l altezza e la larghezza della parete sono di dimensioni molto maggiori rispetto al suo spessore le temperature sulle superfici esterne della parete sono uniformi
PONTE TERMICO Tali ipotesi consentono di: Trattare il flusso termico come monodimensionale Trascurare gli effetti di bordo
Le pareti perimetrali degli edifici non sono nel loro insieme perfettamente omogenee Infissi vetrati o elementi strutturali travi, pilastri e solai
Questi elementi determinano differenze di comportamento termico nelle zone di parete dove sono presenti In genere questi elementi hanno valori di molto più elevati della muratura di tamponamento
T T e T i ESTERNO INTERNO T 2 T 1 x
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di forma Ponti termici di struttura Ponti termici di tipo misto
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di forma Zone in cui la deviazione dalla condizione di flusso termico monodimensionale è dovuta esclusivamente alla geometria della struttura
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di forma Spigolo tra due muri esterni di uguale struttura
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di forma Innesto a T tra una muratura esterna e una muratura interna di uguale struttura
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di struttura Zone in cui la deviazione dalla condizione di flusso termico monodimensionale è dovuta esclusivamente alla presenza nella parete di un elemento costruttivo avente una diversa
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di struttura Giunto tra una parete esterna e un infisso
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di struttura Giunto tra una parete esterna e un pilastro in essa inserito
CLASSIFICAZIONE DEI PONTI TERMICI Ponti termici di tipo misto Zone in cui vi è una sovrapposizione di un ponte termico di forma con uno di struttura
CALCOLO DEI PONTI TERMICI Anche per il calcolo del calore trasmesso attraverso i ponti termici la UNI TS 11300 parte 1 prevede due metodi diversi, per edifici di nuova costruzione ed edifici esistenti. 11300-1 11.1.3 Ponti termici Lo scambio termico attraverso i ponti termici può essere calcolato secondo il punto 5 della UNI EN ISO 14683:2008. Nella valutazione sul progetto i valori di trasmittanza termica lineare devono essere determinati esclusivamente attraverso il calcolo numerico in accordo alla UNI EN ISO 10211 oppure attraverso l'uso di atlanti di ponti termici conformi alla UNI EN ISO 14683. Per gli edifici esistenti è ammesso in aggiunta l uso di metodi di calcolo manuali conformi alla UNI EN ISO 14683. È sempre da escludersi l'utilizzo dei valori di progetto della trasmittanza termica lineare riportati nell'allegato A della UNI EN ISO 14683:2008.
CALCOLO DEI PONTI TERMICI La valutazione di ψ può avvenire mediante analisi delle distribuzioni termiche con un modello discretizzato ad elementi finiti o prelevando il valore dalle tabelle di un atlante di ponti termici. La UNI EN ISO 14683 ne presenta uno con le tipologie più comuni.
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Vetro Il vetro semplice trasmette il calore per conduzione associato a fenomeni di convezione per il movimento dell aria degli ambienti che esso separa. La trasmittanza conduttiva di una parete è data dalla conduttività termica diviso lo spessore o, ciò che è lo stesso, la sua resistenza è data dallo spessore diviso la conduttività termica. Alla resistenza termica del vetro è associata la resistenza dovuta alla convezione superficiale che è indipendente dallo spessore e dà luogo a una resistenza prevalente rispetto a quella del vetro.
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Vetro Raddoppiare lo spessore del vetro comporta una resistenza doppia, quindi una trasmittanza dimezzata, ma la variazione è in realtà molto inferiore. Ad esempio, per un vetro di spessore pari a 5 mm si ha U=5.88 W/m 2 K mentre per uno di spessore pari a 10 mm si ha U=5.71 W/m 2 K.
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Vetro Nella vetrata isolante, doppio vetro e anche triplo, oltre allo stesso tipo di trasmissione, esiste anche la conduttanza per conduzione attraverso l intercapedine di gas che separa i vetri. Si aggiunge dunque la resistenza termica del gas che, avendo una conducibilità termica molto inferiore a quella del vetro, aumenta la resistenza termica complessiva, abbassando in modo consistente la trasmittanza globale, praticamente dimezzandola.
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Vetro L irraggiamento è sempre presente e la sua entità può essere modificata da particolari trattamenti applicati alle superfici vetrate, che ne modificano l emissività da cui l irraggiamento dipende. Si hanno i cosiddetti vetri bassoemissivi. Si può in tal modo aumentare notevolmente la resistenza termica, quindi abbassare la trasmittanza. Si arriva a valori di U=1 W/m 2 K.
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Il rivestimento bassoemissivo riflette verso l interno buona parte del flusso termico dovuto all irraggiamento INTERNO CONDUZIONE CONVEZIONE IRRAGGIAMENTO ESTERNO RIVESTIMENTO BASSOEMISSIVO
Trasmittanza termica dei componenti finestrati La resistenza complessiva è R se 1 h e h e =25 W/m 2 K R Rse Rt Rsi R si 5.26 ε W/m 2 K 1 h i h i =h r +h c 3.6 W/m 2 K per convezione naturale
Trasmittanza termica dei componenti finestrati La resistenza complessiva è Resistenza termica totale delle intercapedini R Rse Rt Rsi R R R t s v Resistenza termica totale dei vetri
Trasmittanza termica dei componenti finestrati La resistenza complessiva è R Rse Rt Rsi R R R t s v Spessore del vetro Rv s r Resistività termica del vetro pari a 1.0 mk/w
Trasmittanza termica dei componenti finestrati La resistenza complessiva è R Conduttanza radiativa all interno dell intercapedine s R Rse Rt Rsi h R R R ri t s v 1 h g Conduttanza del gas presente all interno dell intercapedine
Trasmittanza termica dei componenti finestrati h ri 1 2 R 3 T 4 1 1 1 s ε 1 e ε 2 : emissività corrette delle superfici rivolte all intercapedine T: temperatura assoluta media del gas h ri 1 h g h g Nu s
Trasmittanza termica dei componenti finestrati h ri 1 2 R 3 T 4 1 1 1 s h ri 1 h Per ogni rivestimento viene fornita l emissività normale. Occorre poi moltiplicare quest ultima per dei coefficienti correttivi compresi tra 1.22 e 0.94 per emissività normali che vanno da 0.03 a 0.89 g h g Nu s
Trasmittanza termica dei componenti finestrati h ri 1 2 R 3 T 4 1 1 1 s h ri 1 h g h g Nu s s: spessore dell intercapedine λ: conduttività termica del gas Nu: il numero di Nusselt
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Vetrate verticali Vetrate orizzontali flusso termico ascendente Vetrate a 45 - flusso termico ascendente Vetrate non verticali flusso termico discendente Nu Nu Nu 0.035 Gr Pr 0.38 0.16 Gr Pr 0.28 0.10 Gr Pr 0.31 Nu 1
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Gr Pr m 3 2 9.81s T 2 T c p (numero di Grashof) (numero di Prandtl)
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Gr m 3 2 9.81s T 2 T (numero di Grashof) ΔT è la differenza di temperatura tra le superfici che delimitano l intercapedine ρ è la densità del fluido μ è la viscosità dinamica del fluido T m è la temperatura media
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Pr c p μ è la viscosità dinamica del fluido c p è la capacità termica specifica del fluido (numero di Prandtl)
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Proprietà dei gas puri per le vetrate isolanti GAS T m [ C] ρ [kg/m 3 ] μ [kg/(ms)] λ [W/(mK)] c p [J/(kgK)] -10 1.326 1.66E-05 0.02336 0 1.277 1.71E-05 0.02416 Aria 10 1.232 1.76E-05 0.02496 1.008E+03 20 1.189 1.81E-05 0.02576-10 1.829 2.04E-05 0.01584 0 1.762 2.10E-05 0.01634 Argon 10 1.699 2.16E-05 0.01684 0.519E+03 20 1.640 2.23E-05 0.01734
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Proprietà dei gas puri per le vetrate isolanti GAS T m [ C] ρ [kg/m 3 ] μ [kg/(ms)] λ [W/(mK)] c p [J/(kgK)] -10 6.844 1.38E-05 0.01119 0 6.602 1.42 E-05 0.01197 SF6 10 6.360 1.46 E-05 0.01275 0.614E+03 20 6.118 1.49 E-05 0.01354-10 3.832 2.26E-05 0.00842 0 3.690 2.33E-05 0.00870 Cripto 10 3.560 2.40 E-05 0.00900 0.245 E+03 20 3.430 2.47 E-05 0.00926
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Per le miscele di gas la generica proprietà P si può calcolare dalle proprietà P 1 e P 2 dei gas componenti in base alla loro frazione volumica F 1, F 2. Quindi P=F 1 P 1 +F 2 P 2. Il valore della trasmittanza U dipende dalle condizioni ambientali in cui sarà installato il vetro, principalmente di temperatura e di ventilazione.
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Norma UNI EN 673 r Resistività del vetro sodico-calcico 1.0 mk/w ε Emissività del vetro sodico-calcico 0.837 ΔT Differenza di temperatura tra le superfici del vetro 15 K T m Temperatura media dell intercapedine 283 K σ h e Costante di Stefan-Boltzmann Coefficiente di scambio termico esterno di superfici di vetro sodicocalcico 5.67E-08 W/(m 2 K 4 ) 25 W/(m 2 K)
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Norma UNI EN 673 h i Coefficiente di scambio termico interno di superfici di vetro sodico-calcico 7.7 W/(m 2 K) A Costante 0.035 n Esponente 0.380 Temperatura di riferimento per il calcolo delle proprietà 283 K T p
Esempio Calcolare la trasmittanza di un vetro camera con: vetro esterno chiaro di spessore 8 mm (ε=0.837 corretta a 0.79) vetro interno basso emissivo di spessore 6 mm (ε=0.048 corretta a 0.056) intercapedine con Argon da 12 mm. 1 1 2 Rse 0.04 m K /W he 25
Esempio R h si ri 1 1 h 7.7 i 1 2 2 0.130 m K / W 3 3 8 T 4 283 45.6710 1 1 1 1 1 1 0.79 0.056 5.14 18.1 2 = 0.284 W/(m K )
Esempio Gr m 3 2 3 2 9.81s T 9.810.012 151.699 2 2 10 T 2832.16 10 7340000 = 5560 1320 c 2.16 10 0.519 10 Pr 6.65 10 0.01684 5 3 p 1
Esempio 0.38 1 Nu 0.035 Gr Pr 0.035 5560 6.6510 0.38 h g = 0.794 1, quindi Nu=1 Nu 0.01684 s 0.012 2 1.4 W/ m K
Esempio R s ri g 1 1 h h 0.284 1.4 R sr 0014. m K /W v 2 2 0.594 m K / W R R R 0. 594 0. 014 0. 608 m K /W t s v R R R R 004. 0608. 013. se t si = 0 778 2. m K /W 2
Esempio 1 1 2 U 13. W / m K R 0778. Con vetro normale si avrebbe: h ri 3 3 8 T 4 283 45.6710 1 1 1 1 1 1 0.79 0.79 1 2 5.14 1.46 2 = 3.52 W/(m K )
Esempio R s ri g 1 1 h h 3.52 1.4 2 0.203 m K / W R R R 0203. 0014. 0217. m K /W t s v R R R R 0. 04 0. 217 0. 13 se t si = 0 387 2. m K /W 1 1 2 U 26. W / m K R 0. 387 2
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati Tra i componenti trasparenti dell edificio si includono: finestre, lucernari, porte a vetri, facciate trasparenti, serramenti in genere.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Calcolo delle trasmittanze I coefficienti superficiali di scambio termico e le resistenze termiche delle intercapedini d'aria sono stabiliti dalla UNI EN ISO 6946. La trasmittanza termica delle finestre si calcola secondo la UNI EN ISO 10077-1 o si assume il valore dichiarato dal fabbricante in base alla UNI EN 14351-1. La trasmittanza termica delle facciate continue trasparenti si calcola in base a quanto riportato nella UNI EN ISO 12631.
Caratteristiche delle strutture edilizie Potenza termica dispersa attraverso una parete piana di un edificio Calcolo delle trasmittanze dei Componenti Trasparenti - In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori di trasmittanza termica delle vetrate possono essere ricavati dal prospetto B.1. - In assenza ti dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori di trasmittanza termica dei telai possono essere ricavati dal prospetto B.2. - Nel prospetto B.3 sono forniti i valori di trasmittanza termica per componenti trasparenti aventi dimensioni di 1,20 m x 1,50m, l area del telaio pari al 20% dell'area dell intera finestra e distanziatori tra i vetri di tipo comune. I valori del prospetto B.3 possono essere utilizzati per componenti trasparenti aventi dimensioni totali che si discostano di ±10% dalle suddette dimensioni.
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati Per gli edifici di nuova costruzione si determina la trasmittanza dell elemento trasparente con riferimento alla UNI EN ISO 10077-1, nella quale si illustrano i metodi di calcolo per diverse tipologie di serramento. Per gli edifici esistenti, in assenza ti dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori di trasmittanza termica dei telai possono essere ricavati dal prospetto B.2.
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati Secondo la UNI EN ISO 10077-1:2007 la trasmittanza termica unitaria U w di un componente finestrato è calcolata come media pesata, rispetto alle aree, delle trasmittanze termiche del vetro e del telaio, corretta per la presenza del ponte termico. U w AU AU L g g f f g l A g A f
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati U w AU AU L g g f f g l A A g è l area del vetro [m 2 ]; A f è l area del telaio [m 2 ]; U g è la trasmittanza termica unitaria dell elemento vetrato, [W/m 2 K]; U f è la trasmittanza termica unitaria del telaio, [W/m 2 K]; l è la trasmittanza lineare dovuta alla presenza del ponte termico. g A f
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati La UNI TS 11300 parte 1 illustra quindi come tener conto della presenza di eventuali chiusure oscuranti applicate al serramento, quali persiane e tapparelle, modificando la trasmittanza U w con il seguente metodo. 1. Si calcola la trasmittanza del serramento U w con la formula precedente senza tener conto della chiusura oscurante;
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati 2. Si calcola la trasmittanza del serramento U w+shut comprensiva della chiusura, mediante una resistenza aggiuntiva ricavata dal prospetto C.4. della norma UNI TS 11300: [W/(m 2 K)] in cui: U w+shut trasmittanza del serramento comprendendo la chiusura [W/(m 2 K)]; U w trasmittanza totale del serramento [W/(m 2 K)]; R shut resistenza caratteristica della chiusura [(m 2 K)/W]; ΔR resistenza termica aggiuntiva dell intercapedine d aria tra serramento e chiusura [(m 2 K)/W].
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati Resistenza termica delle chiusure (prospetto B.4)
Calcolo della Trasmittanza termica dei componenti finestrati 3. Si valuta un coefficiente adimensionale f shut, che dipende dal numero di ore giornaliere durante le quali sul serramento è presente la chiusura, tenendo conto delle variazioni termiche orarie. Per valutazioni standard e di progetto si considera un periodo di chiusura giornaliera pari a 12 ore. In mancanza di dati relativi ai profili orari della temperatura si può assumere f shut pari a 0,6. 4. Si calcola la trasmittanza corretta del serramento U w,corr con la formula seguente: U w,corr = U w+shut f shut + U w (1 f shut ) [W/(m 2 K)]
Trasmittanza termica delle vetrate U g R se 1 d j R j i si Con: R si R se d j j Resistenza termica superficiale interna secondo tabella App. UNI 10077-1 Resistenza termica superficiale esterna secondo tabella App. UNI 10077-1 spessore della lastra o del materiale dello strato j conduttività termica della lastra o del materiale dello strato j
Posizione della finestra R si (m 2 K/W) R se (m 2 K/W) Elemento trasparente verticale o inclinato rispetto all orizzontale di un angolo tra 60 e 90 Elemento trasparente verticale o inclinato rispetto all orizzontale di un angolo tra 0 e 60 0.13 0.04 0.10 0.04
Trasmittanza termica dei componenti finestrati Ove non è possibile valutarli correttamente, si possono utilizzare i valori di massima della trasmittanza termica unitaria U w per componenti finestrati, riportati nella seguente tabella (prospetto B.1).
Trasmittanza termica per telai per finestre, porte e porte finestre