`ponti termici`.

TRASMITTANZA E
PONTI TERMICI:
LE DISPERSIONI
ATTRAVERSO L’INVOLUCRO
EDILZIO
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Ponti termici
Alcuni elementi architettonici, come pilastri in cemento armato non isolati, balconi, tettoie
e simili, rappresentano un problema di dispersioni termiche e di scarso confort: tali
elementi architettonici sono realizzati con materiali che hanno scarsa resistenza termica
e producono nei punti di giunzione con l’edificio delle vere e proprie discontinuità di
trasmissione del calore, facendo penetrare il freddo nei muri e soprattutto nei
pavimenti dell’edificio, ecco il motivo per cui vengono chiamati “ponti termici”
Per esempio: se si tocca con una mano il pavimento dell’appartamento in vicinanza di
un balcone si avverte una temperatura decisamente più bassa che se si tocca il
pavimento verso l’interno dell’edificio.
Queste discontinuità di temperatura nei muri e pavimenti producono effetti negativi sul
confort in quanto assorbono calore per effetto radiante e danno infatti la sensazione di
muro o pavimento “freddo” alle persone che soggiornano nella stanza.
PONTI TERMICI SECONDO LA UNI EN ISO 14683
UNI EN ISO 14683: 2001 “Ponti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione
termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimento”
Specifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i
ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dell’edificio.
La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO, come parte dell'involucro
edilizio dove la resistenza termica, altrove uniforme, cambia in modo
significativo per effetto di:
- compenetrazione di materiali con conduttività termica diversa nell'involucro
edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in c.a.; attacco serramenti;
giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto);
- discontinuità geometrica nella forma della struttura (es. angoli).
Un ponte termico è una difformità dell’edificio in corrispondenza della quale si
verifica uno scambio termico maggiore tra l’esterno e l’interno.
Ponti termici si hanno per esempio in corrispondenza di nodi strutturali e
tecnologici, dove il flusso termico non è ortogonale alla superficie di scambio e
accade che, all’interno di ciascuno strato di materiale omogeneo, le isoterme relative
al campo di temperatura non risultano più parallele alle superfici delimitanti la
struttura.
Trascurare i ponti termici comporta errori del 20-25%, senza contare che è in
corrispondenza di tali difformità dell’edificio che è maggiormente probabile che si
verifichino fenomeni di condensa.
Tipologia dei ponti termici
Ponti termici di forma: si ha un ponte termico
di forma in corrispondenza di quei punti in cui la
disomogeneità deriva dalla disposizione
geometrica di strutture uguali.
Per esempio negli angoli di pareti perimetrali,
nei giunti a T tra una partizione interna e un
muro perimetrale ecc.
Ponti termici di struttura: Si ha
un ponte termico di struttura nei
punti dell’edificio in cui si verifica
l’accostamento di strutture diverse
per materiali.
Per esempio nelle zone di
inserimento di travi in ferro in
strutture murarie.
Ponti termici ibridi: si ha un ponte termico ibrido
quando si verificano contemporaneamente le ipotesi
dei due casi precedenti.
Posizione e nomenclatura dei ponti termici in edilizia
R = solai
W = pareti esterne e serramenti
F = pareti esterne e solai
interpiano
R = solai
P = pareti esterne e pilastri
C = pareti esterne
IW = pareti esterne e pareti interne
La trasmittanza termica lineare: i ponti termici
Nel fenomeno della trasmissione del calore un ruolo importante viene giocato dalle
caratteristiche geometriche dei materiali, infatti è stato osservato sperimentalmente che
in corrispondenza di discontinuità geometriche oppure in prossimità delle zone di
contatto tra materiali diversi,
il flusso di calore assume un andamento irregolare, determinando un maggior flusso e dando
così luogo ad una maggiore perdita di calore.
In queste circostanze si parla di ‘ponti termici’.
Per determinare tale flusso di calore si ricorre alla norma UNI 14683 che in corrispondenza
delle diverse discontinuità determina la trasmittanza termica lineare, denominata con la
lettera greca ψ (psi).
Trasmittanza termica lineica:
flusso termico in regime stazionario diviso per la lunghezza e la differenza
di temperatura tra gli ambienti posti a ciascun lato del ponte termico.
Per tenere conto della presenza dei ponti termici nel calcolo della dispersione
termica da parte di un edificio, è necessario aggiungere termini di correzione che
coinvolgono la trasmittanza termica lineica e puntuale:
L = coefficiente di accoppiamento termico, da utilizzarsi per il calcolo della potenza termica trasmessa attraverso
una porzione dell’involucro edilizio contenente ponti termici;
Ui = trasmittanza termica dell’i-esimo componente dell'involucro edilizio;
Ai = l’area del componente i;
Ψk= trasmittanza termica lineica del k-esimo ponte termico lineare;
lk= lunghezza del ponte termico lineare;
χj = trasmittanza termica puntuale del j-esimo ponte termico puntuale (generalmente trascurabile).
Si definisce per il ponte termico una grandezza analoga alla trasmittanza
delle strutture, denominata Coefficiente lineico di trasmissione.
Questo viene moltiplicato per la lunghezza del ponte termico e per la
differenza di temperatura tra interno ed esterno, ottenendo il flusso
termico disperso attraverso la disomogeneità.
Per il calcolo dei ponti termici occorre far riferimento
ai manuali specializzati che forniscono il valore del
coefficiente lineare k y per le varie situazioni
possibili:
ad esempio per intersezioni di pareti esterne, di
pareti esterne ed interne, di pareti verticali e solai, di
infissi per porte e finestre.
Il metodo CSTB, detto anche metodo delle
trasmittanze lineari, consiste nel calcolare il valore
della trasmittanza lineare iy per le varie situazioni di
trasmissione del calore.
Si osservi che si ha ponte termico tutte le volte che si hanno in parallelo
due elementi di trasmissione del calore aventi forti differenze della
resistenza termica.
In pratica, essendo unica la temperatura fra le due facce della parete con
ponte termico, l’elemento avente minore resistenza termica (ovvero maggiore
conduttanza termica) ha il maggior flusso di calore: si suol dire che funge da
by pass (o ponte termico) rispetto all’elemento di minore conduttanza.
Ad esempio la presenza di un pilastro o di una trave comporta un ponte
termico: basta considerare che:
•
•
una parete normalmente coibentata con isolante termico ha
trasmittanza variabile fra 0.3÷0.7 W/m2K
mentre il calcestruzzo delle strutture portanti ha trasmittanza variabile fra
2.2÷2.6 W/m2K.
Ne consegue che il flusso termico che attraversa le strutture in cemento armato è
7÷10 volte maggiore
di quello che attraversa le normali pareti coibentate e quindi le strutture portanti
fungono da by pass per il flusso termico che dall’interno va verso l’esterno.
Ponte termico privo di correzione
Correzione del ponte termico con pannelli isolanti
Cos’è la Termografia InfraRosso?
• La Termografia IR è la tecnica che consente di produrre
una immagine visibile della radiazione IR invisibile
(all’occhio umano).
• Un’immagine prodotta da una Termocamera IR è chiamato
Termogramma.
• Il Termogramma consente di visualizzare, tramite una
scala cromatica in falsi colori, la distribuzione del calore
nello scenario inquadrato.
La termografia applicata alle diagnosi energetiche
Termografia qualitativa
Intuisco visivamente dove sono localizzate le fonti di calore disinteressandomi
momentanemente del valore di temperatura
Termografia quantitativa
Vado ad analizzare il valore di temperatura del dettaglio impostando il corretto
valore di emissività e i contributi della riflessione
Cosa vede la telecamera ad InfraRossi?
• Le telecamere ad infrarossi osservano l’energia termica irradiata dagli oggetti
• Esse non “vedono” la temperatura. Le temperature sono calcolate tramite le
variabili che l’utente fornisce alla termocamera.
Energia radiante in funzione della temperatura
ε = emissività
Legge di Stefan-Boltzmann
L’ Emissività di un corpo è la
sua capacità di irradiare
energia termica, in relazione
alla sua temperatura reale.
• Indica in sostanza quanto
è efficiente il nostro
radiatore termico.
• È un numero tra 0 e 1.
Emissività differente su una superficie isotermica
Tazza inox riempita di acqua bollente
Alta
emissività
superficie
verniciata
Bassa emissività
Superficie pulita
La differenza di temperatura tra la parte destra e sinistra dell’oggetto è solo
apparente.
In realtà solo l’emissività cambia
Lo spessore di isolamento corretto dipende dal tipo di
struttura da isolare e dalla zona climatica in cui si
costruisce.
La normativa attuale, il D.Lgs. 311/06, prevede dei
valori limite sulla trasmittanza termica (Ulim - valore
minimo richiesto dal D.Lgs. 311/06 per ristrutturazioni
dell’involucro di edifici esistenti) delle strutture
dell’edificio corrispondenti a spessori di isolante
crescenti.
La tabella di comparazione riporta a titolo esplicativo, gli spessori necessari
per ottenere, con i diversi materiali, il valore di trasmissione termica k=0,5.
Nella tabella è riportato in centimetri lo spessore di isolamento consigliabile per
rispondere ai requisiti minimi richiesti dal D.Lgs. 311/06 per il 2010.
Le prestazioni dell’involucro
Componenti opachi
Coefficiente di conduzione l (W/mK)
Conduttanza C (W/m2K)
Densità r (kg/m3)
Inerzia termica
Calore specifico cp (J/kg K)
Permeabilità al vapor d’acqua  (kg/m s Pa)
Trasmittanza termica U (W/m2K)
Ponti termici
Coefficiente lineare di ponte termico  (W/mK)
Componenti trasparenti
Trasmittanza termica Uw (W/m2K),
Fattore solare g
Coefficiente di conduzione o conduttività termica l
(UNI 10351e UNI 12524)
Rappresenta l’energia che per conduzione attraversa nell’unità di
tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t.
Definisce univocamente l’attitudine di un materiale, omogeneo e
isotropo, a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per
conduzione.
Funzione dello stato fisico del materiale, della temperatura, della
densità, della posa in opera.
l è per materiali omogenei o assimilabili (W/mK)
R = s/l resistenza termica (m2K/W) – almeno tre decimali
l < 0,065W/mK
isolanti
0,09 <l < 0,065
deb. isolanti
l > 0,09W/mK
non isolanti
Coefficiente di conduzione o conduttività termica l
(UNI 10351e UNI 12524)
UNI 10351: 1994 “Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità
al vapore”
Valori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato
lm conduttività indicativa di riferimento, in laboratorio alla t=20°C
m maggiorazione percentuale (t=20°C, UR=65%), tiene conto di contenuto percentuale di
umidità, invecchiamento, costipamento.
l conduttività utile di calcolo
UNI EN 12524: 2001 “Materiali e prodotti per edilizia - Proprietà igrometriche Valori tabulati di progetto”
l conduttività termica di progetto
Conduttanza C
(UNI 10355 - UNI 7357 – UNI 6946)
Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di
un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t.
C è per materiali non omogenei o lame d’aria non ventilate (W/m2K)
R = 1/C (m2K/W)
UNI 10355: 1994 “Murature e solai.
Valori della resistenza termica e
metodo di calcolo”
Fornisce i valori delle resistenze termiche
unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie
di pareti e solai più diffuse in Italia.
F=66%
s=37cm
s malta=1,2cm
R=1,06 m2K/W
F=76%
s=24+4cm
R=0,41 m2K/W
UNI EN ISO 6946:1999 “Componenti e
elementi per edilizia - Resistenza
termica e trasmittanza termica Metodo di calcolo”
Densità o massa volumica r (kg/m3)
(UNI 10351e UNI 12524)
Massa volumica del materiale secco. Usato come indice dell’inerzia
termica di un componente edilizio opaco.
Calore specifico o capacità termica specifica cp (J/kg K)
(UNI 12524)
Quantità di calore da fornire, a pressione costante, all’unità di massa
del materiale per ottenere un aumento unitario di temperatura.
Rappresenta un indice della capacità di un materiale di trattenere,
accumulare il calore. Usato come un indice dell’inerzia termica di un
componente edilizio opaco.