La trasmittanza termica degli elementi di involucro edilizio

1. La trasmittanza termica degli elementi di involucro edilizio 18 ottobre 2012-Agrigento Ordine degli Ingegneri di Agrigento Dott. Ing. Giuseppina Ciulla

2. Scambi termici Edificio-Impianto-Ambiente

3. L’involucro edilizio L’involucro edilizio è l’elemento di separazione tra l’ambiente interno e quello esterno Il suo compito è far sì che, nonostante la variabilità che caratterizza l’ambiente esterno, le condizioni all’interno siano stabilmente confortevoli Se l’obbiettivo del progettista è quello di rendere minimi gli effetti disturbanti provocati dalle condizioni esterne, ben si comprende perché sia soprattutto richiesta all’involucro la capacità di "isolare” Meno immediata è la necessità di " stabilizzare” le condizioni di comfort.

4. Funzione dell’involucro opaco Un camper o un prefabbricato leggero ha delle pareti con un ottimo isolamento termico, eppure la qualità del comfort all’interno non è certamente esaltante In estate la capacità di “isolare” delle pareti serve talmente poco che è indispensabile tenere costantemente in funzione un condizionatore Al contrario, nelle stesse condizioni, all’interno di una antica casa in muratura, priva di ogni sorta di materiale isolante, si può godere di una piacevole frescura. Per la natura dei materiali impiegati nell’edilizia, la velocità di evoluzione dei fenomeni termici è nettamente governata dalla conduzione, tanto da potere considerare, rispetto ad essa, quasi istantanei gli altri scambi per convezione ed irraggiamento

5. L’inerzia termica Il ritardo temporale con cui un flusso termico attraversa una struttura dal lato esterno a quello interno è espresso dallo sfasamento dell’onda termica. Lo smorzamento dell’onda termica esprime il rapporto percentuale tra la massima oscillazione termica della superficie interna ed esterna.

6. L’inerzia termica L’inerzia termica legata al fenomeno conduttivo è capace di : • mitigare le oscillazioni di temperatura nell’ambiente • realizzare migliori condizioni di benessere • limitare i costi di installazione e di gestione degli impianti Il valore massimo della potenza termica richiesta per la climatizzazione estiva può essere ridotto sfasando in modo adeguato gli istanti in cui il carico termico per ventilazione e quello per trasmissione raggiunge il picco giornaliero Con un valore del carico massimo di raffreddamento più limitato, sarà necessario dimensionare un impianto con taglia e costo sicuramente inferiori ; tale impianto avrà inoltre un migliore rendimento energetico globale

7. L’inerzia termica Sfruttare il fenomeno di inerzia termica delle pareti di involucro significa conoscere e definire la sua: Capacità Termica Resistenza Termica (stazionario) Indica la quantità di calore necessaria per innalzare di 1K la temperatura di un 1 kg del materiale stesso. Indica la difficoltà che ha il calore nell'attraversare un mezzo. Trasmittanza Termica

8. Trasmittanza Termica Trasmittanza Termica Totale Trasmittanza Termica lineica Trasmittanza Termica periodica Indica il flusso di calore che per ogni grado Kelvin di differenza di temperatura, in regime stazionario, attraversa l’unità di superficie della parete Indica il flusso di calore disperso nelle singole zone di ponte termico per metro di lunghezza e per differenza di temperatura tra due ambienti . È il prodotto tra il fattore di attenuazione e la trasmittanza termica totale. Fattore di attenuazione

9. Limiti di legge In base alla zona climatica di appartenenza il D.Lgs. 192/2005 e smi vengono indicati i valori limiti di trasmittanza termica che devono essere rispettati per gli edifici di nuova costruzione. Per la Zona climatica B, dal 1 Gennaio 2010 U=0,32 W/m2K U=0,41 W/m2K U=0,46 W/m2K U=2,4 W/m2K

10. Limiti di legge Le linee guida nazionali sul rendimento energetico degli edifici limitano la trasmittanza termica periodica a 0,12 W/m2K. • Il DPR 59/2009 stabilisce, per tutte la categorie di edifici ove il valore medio di irradianza nel mese di massima insolazione è maggiore di 290 W/m2, che la trasmittanza termica periodica: • Per le coperture Yie<0,12 W/m2K, • Per le pareti perimetrali tale limite può essere sostituito con il limite sulla massa superficiale di 230kg/m2.

11. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Caso Studio 1 • Caratteristiche in comune: • Spessore di 33 cm • Massa superficiale di 210 kg/m2 • Trasmittanza termica stazionaria di 0,4 W/m2K Fonte: Considerazioni su soluzioni di involucro opaco in regime termico dinamico

12. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Caso Studio 1 Fonte: Considerazioni su soluzioni di involucro opaco in regime termico dinamico

13. Simulazioni e confronto Caso Studio 1 EN ISO 13786:2007 2A 2C 2D 2B 2E 1 Parete omogenea 2.A Isolante interno 2,B Isolante esterno 2,C Isolante verso l’interno 2,D Isolante al centro 2,E Isolante verso l’esterno 2,F Metà Isolante Fonte: Considerazioni su soluzioni di involucro opaco in regime termico dinamico

14. Simulazioni e confronto Caso Studio 1 Flusso termico in regime dinamico EN ISO 13786:2008 La soluzione migliore è la 1:senza strato concentrato di isolante. Il flusso termico entrante raggiunge il minimo in corrispondenza del valore massimo di temperatura esterna. Fonte: Considerazioni su soluzioni di involucro opaco in regime termico dinamico

15. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Caso Studio 2 Doppio strato con isolante in intercapedine e rivestimento esterno di mattoni faccia a vista; lo strato murario interno è in blocchi di laterizio di 20-25 cm; Doppio strato con isolante e camera d’aria in intercapedine e rivestimento esterno di mattoni faccia a vista; lo strato murario interno è in blocchi di laterizio di 25 cm Monostrato con rivestimento in listelli faccia a vista senza isolante; lo strato murario interno è di 45 cm Monostrato con rivestimento a cappotto e listelli in laterizio, lo strato murario interno è in blocchi di laterizio di 30 cm Fonte: Il comportamento energetico di pareti in laterizio a vista

16. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Peculiarità Rivestimento esterno con mattone tradizionale 12 x 25x 5,x 5 cm Rivestimento esterno con listello in laterizio 3,3 x 25x 5,x 5 cm Rivestimento esterno con mattone semipieno (35%) 12 x 25x 5,x 5 cm Rivestimento esterno con listello a colla 1 x 25x 5,x 5 cm Piastrella in laterizio incollata con malta cementizia sullo strato di isolante del rivestimento a cappotto Rivestimento esterno con listello in laterizio 6 x 25x 5,x 5 cm Caso Studio 2 Fonte: Il comportamento energetico di pareti in laterizio a vista

17. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Verifica Glaser UNI EN ISO 6946:2008 EN ISO 13786:2008 Fonte: Il comportamento energetico di pareti in laterizio a vista

18. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Caso Studio 2 Massa Superficiale Trasmittanza termica Fonte: Il comportamento energetico di pareti in laterizio a vista

19. La trasmittanza in regime dinamico: considerazioni Caso Studio 2 Sfasamento Fattore di Attenuazione Fonte: Il comportamento energetico di pareti in laterizio a vista

20. Alcuni esempi dell’area mediterranea Sfasamento di 15h 18’

21. Alcuni esempi dell’area mediterranea Sfasamento di 17h 54’

22. Alcuni esempi dell’area mediterranea Sfasamento di 9h 30’ Sfasamento di 12h 30’

23. Alcuni esempi dell’area mediterranea Sfasamento di 10h 54’ Sfasamento di 15h 6’ Sfasamento di 16h 18’ Sfasamento di 4h 48’

24. Alcuni esempi dell’area mediterranea Sfasamento di 23h 54’ Sfasamento di 20h 48’ Sfasamento di 21h 6’ Sfasamento di 23h 12’

25. Considerazioni • Le prestazioni termiche di qualsiasi elemento di involucro sono strettamente dipendenti dalla stratificazione e dalla tipologia di materiali; • In generale a fronte dell’aumento della massa superficiale corrisponde sempre un aumento dello sfasamento e una riduzione dell’attenuazione; • La massa superficiale della parete non è il solo parametro idoneo a stabile la bontà della prestazione termica; • La posizione dello strato di isolante influisce soprattutto sul fattore di attenuazione, mentre ha poca influenza sul ritardo temporale; • A parità di spessore occorre valutare la leggerezza dell’elemento e la percentuale di foratura; • In generale è consigliato un valore di sfasamento minimo di 8 ore e non superiore a 16 ed un fattore di attenuazione minore di 0,4 .

26. Grazie per la cortese attenzione 18 ottobre 2012-Agrigento Ordine degli Ingegneri di Agrigento Dott. Ing. Giuseppina Ciulla