Calcolo della trasmittanza di una parete omogenea

Calcolo della trasmittanza di una parete omogenea
Le resistenze liminari Rsi e Rse si calcolano, noti i coefficienti conduttivi (liminari) (o
anche adduttanza) hi e he, dal loro reciproco. (tabella secondo UNI 6946:1999)
L’analisi del fenomeno convettivo si riduce alla definizione di hi e he
Resistenza termica superficiale Rs
La Resistenza termica superficiale di una parete può anche essere calcolata utilizzando
la relazione, dove:
hc = coefficiente convettivo espresso in W/m2K
hr = coefficiente radiativo espresso in W/m2K
Calcolo del coefficiente radiativo
hr = ε hro
ε = emissività della superficie
hro = coefficiente radiativo del corpo nero
(W/m²K)
Calcolo del coefficiente convettivo
Nel caso in cui sia nota la velocità del flusso d’aria che lambisce la superficie, il valore del
coefficiente hc è ricavabile, in funzione della velocità del vento v espressa in m/s dalla
relazione:
hc = 4 + 4 v
Emissività di alcuni materiali
Resistenza termica superficiale esterna Rse
Resistenza termica superficiale esterna Rsp
Nel caso in cui le superfici degli elementi non siano piane (presenza di elementi
sporgenti o protuberanze rispetto alla parete) il valore della Resistenza termica
liminare deve essere modificato tenendo conto delle differenti geometrie.
Dove:
Rs = resistenza termica superficiale della parete piana, espressa in m²K/W
Ap = superficie definita dallo sviluppo della protuberanza espressa in metri
A = superficie piana di riferimento espressa in metri
Calcolo della trasmittanza di una parete non omogenea
La trasmittanza U è definita dall'inverso della somma delle resistenze degli strati e
delle intercapedini che costituiscono la parete:
1/hi = resistenza termica di ammissione in cui hi è il
coefficiente liminare della superficie interna della
struttura misurata in W/m²K
s/λ = resistenza termica di uno o più strati di materiale
omogeneo, in cui s è lo spessore misurato in m, e λ è
la conduttività termica del materiale misurata in W/m²K
1/C = resistenza termica di strati di materiale non
omogeneo (per esempio mattone forato), in cui C è la
conduttanza dello strato espressa in W/m²K
1/Ca = resistenza termica di eventuali intercapedini
d’aria, espressa in m²K/W
1/he = resistenza termica di emissione in cui he è il
coefficiente liminare sulla faccia esterna della parete
misurata in W/m²K
Trasmittanza e Resistenza termica di murature e solai
Murature e solai
UNI 10355: 1994
UNI EN 1745: 2005
Per il calcolo della trasmittanza di murature e solai:
La UNI EN ISO 1745:2005 non sostituisce la UNI 10355:1994.
Pertanto l’utilizzo di quest’ultima è legittimo, perché la UNI EN ISO 1745 non è
stata sottoposta alla revisione del CTI.
I produttori di laterizi e blocchi possono usare entrambe le norme per definire le
caratteristiche termiche dei prodotti, tuttavia, a seconda che si utilizzi l’una piuttosto
che l’altra, arriveranno a stabilire dei valori di λ diversi (perché le 2 normative sono
basate su metodi completamente differenti).
Sarebbe auspicabile scegliere un materiale che avesse la certificazione di
prodotto (secondo il D.M. 102 del 05/05/98 “Modalità di certificazione delle
caratteristiche e delle prestazioni energetiche degli edifici e degli impianti ad essi
connessi”), tuttavia i certificati non sono così semplici da trovare.
Il regime termico dinamico
La condizione di benessere termico che si realizza in edifici con involucro dotato di
adeguata inerzia termica, soprattutto in stagioni intermedie ed estive, è legata alla
proprietà della parete di smorzare e sfasare l’onda di temperatura esterna nella sua
propagazione verso l’ambiente interno.
Attualmente manca un quadro normativo completo per il calcolo della prestazione
energetica in regime estivo dell’edificio, come quello disponibile per il calcolo invernale.
In attesa di un più articolato e dettagliato metodo di calcolo della prestazione energetica
estiva, caratterizzata da un regime termico tipicamente dinamico, a causa della periodicità
dell’apporto solare, la legislazione vigente si limita a fissare alcuni parametri che hanno
influenza sui consumi energetici di questo periodo.
La trasmittanza termica periodica YIE (W/mqK) è il parametro che valuta la
capacità di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la
attraversa nell’arco delle 24 ore.
Il calcolo della trasmittanza termica periodica è il risultato del rapporto di due numeri
complessi, cosa che può risultare di non facile esecuzione da parte del progettista sfornito di
adeguati strumenti software.
Il regime termico dinamico
Si ritiene la trasmittanza termica periodica (YIE), valutata in un periodo di
24 ore, il parametro più idoneo in alternativa alla verifica della massa
superficiale.
Rispetto al parametro “massa superficiale”, la trasmittanza termica
periodica risulta più rappresentativa del comportamento della
parete in regime termico dinamico.
Infatti, pareti con gli stessi valori di massa superficiale, spessore e
trasmittanza termica stazionaria presentano prestazioni termiche
differenti se valutate in regime termico variabile.
La trasmittanza termica periodica è legata al “fattore di decremento” o
fattore di attenuazione (fd).
La trasmittanza termica periodica si calcola attraverso la seguente
relazione:
YIE = fd x U regime stazionario
fd è il fattore di attenuazione (o decremento) calcolato come il rapporto tra il
flusso termico in condizioni reali ed il flusso termico in assenza di accumulo
di calore riferiti alla medesima stratigrafia.
fd = qmax/q’max
Il flusso termico in condizioni reali (qmax) introduce il concetto periodico-dinamico.
Esso si calcola attraverso la soluzione dell‘equazione generale della
conduzione del calore in regime variabile (periodico-dinamico).
Il flusso termico in assenza di accumulo di calore (q’max) è pari al prodotto della
trasmittanza termica in regime stazionario (U) per la differenza di temperatura tra il
valore massimo esterno ed il valore interno (T(e max, i)):
q‘max = U x T(e max, i)
L‘intervallo di valori del fattore di attenuazione (fd) è compreso tra 0 e 1.
0 corrisponde alla situazione limite di totale accumulo di calore
1 corrisponde alla situazione limite di accumulo di calore nullo
Conduttanza, Trasmittanza e Resistenza termica
R = Resistenza termica: è la resistenza della parete al passaggio del calore
[m²K/W]
C = Conduttanza: è l’attitudine della parete a farsi attraversare dal calore [W/m²K]
(non tiene conto degli strati liminari)
T = Trasmittanza: è l’attitudine della parete a farsi attraversare dal calore [W/m²K]
(tiene conto degli strati liminari)
Resistenza termica [m²K/W]
R=
A piccoli valori di Trasmittanza
corrispondono elevati valori di
isolamento
S
λ
λ
C=
Conduttanza [W/m²K]
Trasmittanza termica [W/m²K]
1
U=
1
hi
+Σ
S
λ
+
1
he
1
S
R
1
Rtot
A grandi valori di Resistenza
corrispondono elevati valori di
isolamento termico
R tot = Rsi + Rcond + Rse
Rsi = resistenza liminare interna
Rse =resistenza liminare interna
Resistenza termica di intercapedini d’aria (UNI EN ISO 6946:1999)
I valori (indicati nelle schede successive) si applicano ad intercapedini d’aria
quando:
queste sono limitate da 2 facce effettivamente parallele e
perpendicolari alla direzione del flusso termico e con una emissività non
< di 0,8.
il loro spessore (nella direzione del flusso termico) è minore del 10%
delle altre 2 dimensioni e comunque minore di 0,3 m*.
non scambiano aria con l’ambiente interno.
(Se non sono rispettate le condizioni sopra menzionate, utilizzare i
procedimenti dell’appendice B della norma UNI EN ISO 6946)
* un semplice calcolo della trasmittanza termica non è possibile per componenti
contenenti intercapedini di spessore > 0,3 m. I flussi termici dovrebbero essere
determinati preferibilmente con un bilancio termico (vedere ISO/DIS13789)
Resistenza termica di intercapedini d’aria (UNI EN ISO 6946:1999)
Resistenza termica di intercapedini d’aria:
3 CASI
INTERCAPEDINE D’ARIA NON VENTILATA
INTERCAPEDINE D’ARIA DEBOLMENTE VENTILATA
INTERCAPEDINE D’ARIA FORTEMENTE VENTILATA
1. INTERCAPEDINE D’ARIA NON VENTILATA
“Una intercapedine d’aria non ventilata è quella in cui non vi è una specifica
configurazione affinché l’aria possa attraversarla“.
Attenzione!
In base alla tabella precedente un’intercapedine d’aria di 10 cm in una parete
verticale ha una Resistenza termica pari a 0,16 m²K/W
Uno strato di isolante (per esempio XPS avente λ= 0,035 W/mK) di 10 cm offre
invece una Resistenza termica pari a 2,86 m²K/W
10 cm aria
R= 0,18 m²K/W
10 cm XPS
R= 2,86 m²K/W
La Resistenza termica di uno strato di XPS da 10cm è 19 volte superiore
rispetto a uno strato d’intercapedine d’aria del medesimo spessore
Un’intercapedine d’aria non separata dall’ambiente esterno da uno strato
isolante ma con delle piccole aperture verso l’ambiente esterno, deve
essere considerata come intercapedine non ventilata se queste aperture
non sono disposte in modo da permettere un flusso d’aria attraverso
l’intercapedine e se non sono maggiori di:
500 mm² per metro di lunghezza (per le intercapedini d’aria
verticali) (area delle aperture per metro di lunghezza)
500 mm² per metro quadrato di superficie (per intercapedini d’aria
orizzontali) (superficiedelle aperture per metro quadrato di parete)