Gli speciali di Guida ai serramenti Trasmittanza infissi, taglio termico, vetro basso emissivo Concetti teorici ed esempi pratici Guida ai serramenti_Ed1_Rev0_18febbraio2015 Guida ai serramenti NOTA AGGIORNAMENTI del FILE Si informano i lettori che questa guida potrebbe subire nel corso del tempo modifiche ed aggiornamenti. Gli aggiornamenti saranno pubblicati nella pagina di BibLus-net che ospita l’articolo. Si invita quindi il lettore a verificare la disponibilità di nuove release o edizioni di questo documento al seguente link: Clicca qui per verificare se sono disponibili aggiornamenti della guida Il numero di Edizione e revisione è riportato sulla copertina del documento, unitamente alla data di pubblicazione. Gli speciali di 2 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Sommario La funzione dei serramenti �������������������������������������������������������������������������������������������� 5 Materiali ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6 Legno ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 6 Alluminio ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 11 PVC �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 13 Acciaio ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 13 Finestre in materiali misti ��������������������������������������������������������������������������������������������� 16 Alluminio-PVC ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 18 Pur-alluminio ������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������ 19 Legno-pvc ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 19 Conduttività termica λ ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 20 Resistenza termica �������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 22 Resistenze termiche superficiali ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 23 Conduttanza termica unitaria ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 23 Adduttanza unitaria superficiale ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 23 Trasmittanza termica dei serramenti ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 23 Vetri e caratteristiche termiche ����������������������������������������������������������������������������������� 26 Tipologie di vetro ����������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 26 Vetro basso emissivo (Low-E) ��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 28 Vetri a controllo solare �������������������������������������������������������������������������������������������������� 30 Valori tipici di trasmittanza ������������������������������������������������������������������������������������������ 31 Finestre e obblighi di legge ����������������������������������������������������������������������������������������� 33 Edifici soggetti a riqualificazione ���������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������� 33 Esempi di calcolo trasmittanza serramenti �������������������������������������������������������������� 34 Gli speciali di 3 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti La scelta di serramenti opportuni è un’operazione di fondamentale importanza nella progettazione termica degli edifici, sia in caso di realizzazione di nuovi edifici che in quello di riqualificazione energetica. Attraverso le finestre avvengono durante tutto l’arco dell’intera giornata importanti scambi energetici, che consistono in apporti e dispersioni in grado di influenzare il bilancio energetico dei fabbricati. La progettazione termotecnica dell’edificio implica la scelta dei serramenti esterni con l’obiettivo, a seconda dell’ubicazione del fabbricato, dell’esposizione e della latitudine, di ridurre i consumi globali derivanti dall’esercizio durante tutto il periodo dell’anno. Scegliere la tipologia di infissi da installare comporta l’individuazione del giusto compromesso tra alcuni fattori quali: • isolamento termico • isolamento acustico • sicurezza • estetica • durata Gli speciali di 4 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti La funzione dei serramenti I serramenti svolgono un ruolo fondamentale per quanto riguarda il comfort degli ambienti interni; essi infatti devono soddisfare una serie di requisiti legati a varie esigenze, quali: • illuminazione: i vetri dei serramenti permettono alla luce di entrare nei nostri ambienti per consentirci di sfruttarla secondo le nostre esigenze; è compito del progettista definire la giusta superficie vetrata in funzione della dimensione del vano e della sua destinazione d’uso, al fine di garantire il corretto rapporto aeroilluminante luce/superficie del vano • tenuta alle intemperie: il serramento deve proteggere gli interni da intemperie, vento, pioggia e neve; la protezione dagli agenti atmosferici è la funzione fondamentale per contenere i costi di riscaldamento e condizionamento e per proteggere l’ambiente interno da impurità e sostanze inquinanti, rendendolo così pulito, vivibile e sano • resistenza meccanica: i serramenti devono avere una buona resistenza meccanica e resistere alle varie sollecitazioni, in particolare a quelle dovute al vento e agli agenti esterni • isolamento termico: devono fornire buone prestazioni energetiche al fine di garantire comfort termico all’interno dell’unità immobiliare, contenendo i costi per il riscaldamento e il condizionamento • ventilazione: ogni locale occupato da persone deve essere costantemente areato; la finestra ha lo scopo di assicurare i giusti ricambi d’aria per il benessere di chi occupa i locali. In particolare gli infissi devono soddisfare esigenze di ventilazione o di microventilazione con l’obiettivo di garantire: • il ricambio d’aria per riossigenare e rendere efficiente la respirazione delle persone • l’allontanamento dell’anidride carbonica emessa dall’uomo e dell’eventuale ossido di carbonio generato dalle fiamme • la diluizione di odori generati dalle persone, dal fumo prodotto dalle sigarette o dai contaminanti che derivano dalla cottura, dal lavaggio e dalle altre attività domestiche • la diminuzione dell’umidità dell’aria per evitare la condensa e la formazione delle muffe • sicurezza: i serramenti devono garantire la giusta sicurezza nei confronti dell’eventuale ingresso da parte di malintenzionati e/o animali • estetica: gli infissi devono soddisfare anche esigenze estetiche, per garantire il decoro e la bellezza dei locali interni; esiste una vasta gamma di colori e finiture in grado di coprire qualsiasi richiesta • isolamento acustico: gli infissi devono proteggere gli occupanti dai rumori proveniente dall’ambiente esterno Gli speciali di 5 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Materiali Esistono in commercio svariate tipologie di serramenti. I principali materiali utilizzati per i telai sono i seguenti: • legno • alluminio • PVC • acciaio • materiali misti Ciascuna tipologia offre caratteristiche differenti. Di seguito si analizzano in dettaglio i materiali, con particolare attenzione a vantaggi e svantaggi di ciascuno di essi. Legno Il legno è il materiale tradizionalmente più usato per la produzione di serramenti. Esso è caratterizzato da un basso coefficiente di trasmittanza termica, da un aspetto gradevole, dall’attitudine ad essere lavorato e dal soddisfacente comportamento in esercizio del serramento. Infisso in legno Gli speciali di 6 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Le proprietà naturali del materiale sono: • durabilità naturale • adeguata massa volumetrica • stabilità dimensionale in fase di esercizio • resistenza meccanica e rigidezza • durezza superficiale Le essenze più utilizzate sono: • larice • abete • pino • castagno • rovere • iroko • hemlock • douglas • pitch-pine • legni lamellari Di seguito è proposta una galleria con le immagini (texture) dei principali legni utilizzati per i telai dei serramenti (prelevate dal catalogo del software Edificius). pino Gli speciali di noce 7 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Gli speciali di larice iroko hemlock douglas 8 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Gli speciali di castagno abete rovere pitch pine 9 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Per migliorare la durata dell’infisso ed evitare l’insorgere di deformazioni e di fenomeni d’imbarcamento, il legno deve essere opportunamente essiccato. Inoltre, se il legno non presenta una sufficiente durabilità naturale, è indispensabile un trattamento preservante che abbia un’efficace azione contro funghi ed insetti. I profili di legno sono gli elementi caratterizzanti le parti strutturali di un infisso e, per garantire una durata nel tempo del serramento, è necessario un corretto dimensionamento dello spessore, della larghezza media e della loro lunghezza. Sempre più spesso si usano i legni lamellari, che garantiscono buona stabilità all’infisso, ottenuti per incollaggio di sottili elementi uniti tra loro in modo da sfalsare i nodi per controbilanciare la tendenza all’imbarcamento di ciascun elemento. L’infisso in legno deve essere opportunamente protetto dagli agenti esterni (umidità e radiazioni ultraviolette) mediante l’uso di vernici; recentemente si stanno diffondendo materiali protettivi provenienti dalle nano-tecnologie. Gli infissi, realizzati con cura e precisione, conservano un’ottima tenuta nel tempo e resistenza meccanica, tuttavia richiedono operazioni di manutenzione, come ad esempio il trattamento con particolari vernici o impregnanti, da effettuare mediamente ogni 5 anni. Di seguito si riporta una tabella di riepilogo con le caratteristiche principali, i vantaggi e i limiti dei serramenti con telaio in legno. LEGNO PROPRIETà DEL MATERIALE Vantaggi Svantaggi • durabilità naturale • possibili deformazioni • adeguata massa volumetrica • attacco dagli agenti atmosferici • stabilità dimensionale • necessità di manutenzione ogni 5÷10 anni • resistenza meccanica • rigidezza • durezza superficiale • tenuta delle viti PRESTAZIONI ENERGETICHE Larghezza media telaio Trasmittanza Termica U (W/m² K) - UNI EN 10077 Legno 30 mm 2,20 Legno 50 mm 1,90 Legno 100 mm 1,42 Permeabilità all’aria classe A3 (UNI EN 1026) Tenuta all’acqua classe E4 (UNI EN 1027) Resistenza al vento classe V3 (UNI EN 12211) Gli speciali di 10 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Alluminio L’allumino utilizzato per la fabbricazione dei profili dei serramenti è costituito da leghe di silicio e magnesio, con basse percentuali di rame. Infatti, legare l’alluminio con un altro materiale significa migliorarne le caratteristiche fisiche, di finitura e di lavorazione. Infisso in alluminio Altri metalli che possono formare leghe con l’alluminio sono lo zinco e il manganese. I serramenti in alluminio possono presentarsi al naturale, ossia con l’aspetto e il colore che derivano dal processo di ossidazione anodica, oppure possono essere colorati per elettrocolorazione o verniciati con resine sintetiche. L’alluminio ha numerose proprietà quali: • resistenza • leggerezza • buone proprietà meccaniche • buona tenuta agli agenti atmosferici Quest’ultima proprietà fa si che i serramenti in alluminio abbiano una buona durabilità nel tempo; tuttavia l’alluminio è un buon conduttore di calore, proprietà che non è molto utile alla realizzazione di serramenti. Per ridurre i valori di trasmittanza dei profili si realizza il cosiddetto “taglio termico”. I profilati a taglio termico si basano sul principio dell’interruzione della continuità del metallo attraverso l’inserimento di un opportuno materiale a bassa conducibilità termica in corrispondenza di una camera interna al profilato. Gli speciali di 11 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Il sistema più diffuso consiste nell’iniettare una schiuma poliuretanica all’interno del profilato estruso e provvedere alla successiva asportazione meccanica di strisce dell’estruso. Relativamente alla tenuta agli agenti atmosferici la produzione attuale si avvale di infissi a “giunto aperto”. Infatti, la guarnizione esterna utilizzata nei serramenti normali non è sufficiente ad evitare infiltrazioni di aria ed acqua all’interno del serramento quando, ad esempio, in presenza di elevata pressione esterna il profilo dell’anta tende ad inflettersi determinando il distacco della guarnizione dal controtelaio. Nel caso di infissi “a giunto aperto” l’acqua, eventualmente penetrata all’interno, viene drenata attraverso fori di scarico grazie ad un fenomeno di equilibrio della pressione interna al profilato con quella esterna, che rende noto questo tipo di giunto anche con il nome di “giunto a compensazione di pressione”. La ricerca degli ultimi anni agisce sull’assottigliamento dei setti, per ridurre la conduttività, su una compartizione più evoluta della camera del telaio per minimizzare le dispersioni termiche e sull’aumento dello spessore del taglio termico. ALLUMINIO PROPRIETà DEL MATERIALE Vantaggi Svantaggi • resistenza e leggerezza • • buona tenuta agli agenti atmosferici • durabilità • bassi costi di manutenzione • possibilità di avere grandi luci • lavorabilità Elevata conduzione termica (necessità di taglio termico) PRESTAZIONI ENERGETICHE Tipo di telaio Trasmittanza Termica U (W/m² K) Telaio a taglio termico 3,1 - 3,7 Senza taglio termico 7-5 Permeabilità all’aria classe A3 (UNI EN 1026) Tenuta all’acqua classe E3 (UNI EN 1027) Resistenza al vento classe V3 (UNI EN 12211) Gli speciali di 12 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti PVC Il PVC, polivinilcloruro, è stato introdotto nel marcato negli anni ‘50 e si è fortemente sviluppato grazie ai costi particolarmente contenuti e alle caratteristiche di isolamento, stabilità agli urti, resistenza agli agenti atmosferici. Infisso in PVC Infisso in PVC Il PVC si presenta sottoforma di polvere composta per il 57% da sale e il 43% da petrolio che, miscelata con vari additivi, viene trasformata in prodotto finito. In base al tipo e alla percentuale di tali sostanze aggiunte, si ottengono differenti formulazioni di PVC, dai materiali flessibili simili (alla gomma) ai materiali rigidi. I profili sono ottenuti attraverso un processo di estrusione a caldo. La produzione è molto vasta e consente di avere profili di diverse dimensioni, complanari all’esterno, a gradino ecc. La camera centrale è spesso rinforzata con un profilo di acciaio zincato. Nei serramenti in PVC l’evoluzione è consistita soprattutto nell’aumentare il numero di camere in modo da massimizzare la stabilità finale del profilo. Acciaio In questa tipologia di serramenti l’acciaio è impiegato sotto forma di profilati o estrusi speciali per telai e Gli speciali di 13 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti PVC PROPRIETà DEL MATERIALE Vantaggi Svantaggi • lmpermeabilità • bassa resistenza meccanica • leggerezza • elevata deformabilità • bassa conduttività termica • elevata durabilità • manutenzione ridotta • buon isolamento termico e acustico • economicità • stabilità cromatica PRESTAZIONI ENERGETICHE Numero di camere Trasmittanza Termica U (W/m² K) PVC una camera 2,4 PVC 2-3 camere 1,6 - 1,9 Permeabilità all’aria classe A3/ A4 (UNI EN 1026) Tenuta all’acqua classe E7 (UNI EN 1027) Resistenza al vento classe V3 (UNI EN 12211) Gli speciali di 14 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti di lamiere di vario spessore per i tamponamenti. I profilati di acciaio sono adatti a ricoprire luci elevate: sono indeformabili e, se muniti di opportune guarnizioni, assicurano una buona tenuta all’aria. Il maggiore inconveniente è dato dall’ossidazione del metallo, per cui necessitano di opportuni trattamenti di protezione superficiale (protezione galvanica, cataforesi e zincatura). Anche per i serramenti in acciaio “a risparmio energetico”, come per quelli in alluminio, la produzione punta su profili a taglio termico. Infisso in acciaio Gli speciali di Infissi in acciaio taglio termico 15 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Finestre in materiali misti E’ possibile accoppiare due o più materiali al fine di sfruttare i vantaggi di ciascuno di essi e migliorare le prestazioni energetiche finali. Gli accoppiamenti più frequenti sono riportati di seguito. Legno-alluminio e alluminio-legno Infisso in legno alluminio Infisso in legno alluminio con isolante Si tratta di uno dei sistemi più vantaggiosi, dato dall’abbinamento di legno e alluminio, in cui i due telai sono avvitati l’uno all’altro. I profili di alluminio sono principalmente usati all’esterno così da sfruttarne la resistenza agli agenti atmosferici, mentre all’interno si preferisce il legno grazie al suo aspetto estetico, alle buone caratteristiche termoisolanti e a una migliore gradevolezza al tatto dovuta all’effetto “caldo”. La funzione di elemento portante può essere svolta, a seconda dei casi, dalla parte in legno o da quella in alluminio. In fase di dismissione il recupero dei materiali è facilitato dal fatto che gli elementi sono avvitati tra loro e non risulta pertanto complessa l’operazione di disassemblaggio. Per aumentare l’isolamento termico è possibile l’inserimento tra il legno e l’allumino di un profilo in polistirene reso solidale mediante l’uso di colle o in alcuni casi di speciali sistemi di ancoraggio. Si riescono a raggiungere, grazie all’uso di particolare vetri, valori di trasmittanza molto ridotti fino a Uw pari a 0,70-0,80 W/m²K. Gli speciali di 16 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti LEGNO-ALLUMINIO PROPRIETà DEL MATERIALE Vantaggi • Svantaggi Il profilo combinato, presenta una buona capacità termoisolante e fonoassorbente, la struttura interna in legno elimina il surriscaldamento per irraggiamento nei mesi estivi, aumentando il comfort abitativo ed il risparmio sul condizionamento. La struttura in legno massiccio, inoltre, consente un maggior isolamento acustico rispetto ai sistemi in metallo realizzati con profili estrusi. Vantaggi per le operazioni di manutenzione (ogni 10 anni) e la durabilità. • Le dilatazioni termiche dei profili in alluminio sono facilitati con l’inserimento nei profili di una serie di giunti di dilatazione che possono provocare rumori dovuti all’assestamento soprattutto durante i periodi estivi in cui si riscontrano elevate escursioni termiche tra il giorno e la notte. PRESTAZIONI ENERGETICHE Larghezza media telaio Trasmittanza Termica U (W/m² K) Legno/Alluminio Valori molto ridotti Permeabilità all’aria classe A3 Tenuta all’acqua classe A4 Resistenza al vento classe V3 Gli speciali di 17 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Alluminio-PVC Questi infissi sono costituiti da un telaio in PVC sul quale sono fissati profili di alluminio. Infisso in alluminio-PVC Infisso in alluminio-PVC Il PVC ha il compito strutturale e di isolamento termico, mentre l’alluminio ha la funzione di protezione contro gli agenti esterni. L’unione è realizzata in modo da consentire il relativo scorrimento tra i due profili, a caua dei diversi valori di dilatazione termica. Gli speciali di 18 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Pur-alluminio Il poliuretano svolge la funzione strutturale oltre ad avere un forte potere termo-isolante. Si realizza un sistema composto da un’anima costituita da un profilato metallico oppure con poliuretano interno e profilati metallici all’esterno. Infisso in PUR-alluminio Legno-pvc Realizzato con un telaio in legno sul quale sono fissati profili in pvc con funzione di protezione verso gli agenti atmosferici. I due profili sono uniti da un dispositivo a scatto, in tal modo il pvc può dilatarsi, a causa dell’aumento di temperatura, indipendentemente dal legno. Infisso in legno-PVC Gli speciali di Infisso in legno-PVC 19 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Trasmittanza e caratteristiche termiche Conduttività termica λ La conduttività termica rappresenta la capacità di un materiale di condurre il calore. In particolare, la conduttività termica è il rapporto fra il flusso di calore (cioè la quantità di calore trasferita nell’unità di tempo attraverso l’unità di superficie) e il gradiente di temperatura che provoca il passaggio del calore nel caso della conduzione termica (ovvero quando i contributi al trasferimento di calore per convezione e per irraggiamento termico siano trascurabili). Essa dipende solo dalla natura del materiale, non dalla sua forma. La conduttività termica viene misurata come quantità di calore, espressa in Watt per ora, che attraversa uno strato di spessore pari a 1 metro con un’area di 1 m², quando la differenza di temperatura agli estremi del materiale è di un grado. Questa grandezza viene rappresentata con la lettera greca λ (lambda) e può essere calcolata mediante la formula: λ = W • h • m / (h • m² • K) - espressa in W/mK dove: • W = quantità di calore per ora • h = tempo • m = spessore • m² = area • K = differenza di temperatura misurata in gradi Kelvin • Kelvin è l’unità di misura della temperatura, basata sui gradi Celsius; 0 gradi Kelvin, ossia lo zero assoluto ( -273,15º C), corrispondono alla temperatura più fredda possibile; K = °C + 273,15 Wh 1m 1m 1m Flusso di calore e concetto di trasmittanza Gli speciali di 20 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Quanto più il valore di λ è basso, tanto migliore è il potere isolante del materiale. I materiali isolanti tipici hanno all’incirca valori di λ= 0,01 ÷ 0,06 W/m K. Nel grafico successivo si può osservare il contributo dei singoli effetti al trasferimento di calore totale attraverso un materiale isolante. Andamento della conduttività in funzione della densità λ e a d b c ρ (densità) a= conduzione nel fluido b= convezione c= irraggiamento d= conduzione nella fase solida e= trasmissione del calore complessiva Alle basse densità prevale il contributo radiativo e quello convettivo, mentre con l’aumentare della densità tali contributi diminuiscono e aumenta quello conduttivo della fase solida. Gli speciali di 21 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Ecco i valori tipici della conduttività per alcuni materiali. PRESTAZIONI ENERGETICHE λ(W/m·K) Materiale Acciaio 50 Alluminio 209 Bronzo 64 Legno (Abete) 0,126 Legno (Quercia) 0,18 Legno Truciolato 0,079 Pvc Antiurto 0,162 Poliuretano 0,025 Vetro 1 Aria 0,026 Argon 0,01772 Krypton 0,00949 Ferro 73 Rame 386 Piombo 35 Stagno 64 Pvc 0,12 - 0,17 Resistenza termica La resistenza termica rappresenta la capacità di un materiale di opporsi al flusso di calore che tende ad attraversarlo. Nel caso di strati omogenei la resistenza termica R è determinata dal rapporto tra spessore dello strato e conducibilità termica λ del materiale di cui è composto lo strato stesso. Quindi, R si determina mediante la formula: R = d/λ (espressa in m² K/W) dove: • λ = conducibilità termica • d = spessore del materiale (in metri) La resistenza termica è direttamente proporzionale allo spessore e inversamente proporzionale alla conducibilità termica. Gli speciali di 22 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Resistenze termiche superficiali La resistenza termica superficiale può essere interna o esterna. La resistenza termica interna Rsi è un valore caratteristico relativo allo scambio termico dall’aria della stanza alla superficie interna dell’elemento edilizio, mentre Rse è il valore caratteristico relativo allo scambio termico dalla superficie esterna dell’elemento edilizio all’aria esterna. Le resistenze termiche superficiali dipendono dalla direzione del flusso di calore (ascendente, orizzontale o discendente). Maggiore è la resistenza termica superficiale, minore è la quantità di calore scambiata fra l’elemento edilizio e l’aria. Conduttanza termica unitaria La conduttanza termica rappresenta il flusso di calore scambiato unicamente per via conduttiva all’interno del solido in esame. I valori di conduttanza dei materiali sono riportati nelle apposite norme di riferimento (UNI 10355) oppure sono ricavabili dai certificati di prova forniti direttamente dai produttori. Adduttanza unitaria superficiale L’adduttanza unitaria superficiale indica il coefficiente di scambio termico per irraggiamento e convezione tra l’ambiente interno e la superficie del componente edilizio hi (espressa in W/m² K) e tra la superficie del componente edilizio e l’ambiente esterno he (espressa in W/m² K). Trasmittanza termica dei serramenti La trasmittanza termica di un serramento rappresenta la media pesata tra la trasmittanza termica del telaio e di quella della vetrata, più un contributo aggiuntivo, la trasmittanza termica lineare Ψg, dovuto all’interazione tra i due componenti e alla presenza del distanziatore, applicato lungo il perimetro visibile dalla vetrata. Le variabili che influenzano il calcolo della trasmittanza termica sono quindi: • la tipologia di vetro • la tipologia di telaio • la tipologia di un eventuale distanziatore Per il calcolo si procede combinando in parallelo la trasmittanza degli elementi che costituiscono la chiusura, pesandoli rispetto all’area e aggiungendo a questo contributo l’effetto del ponte termico determinato dall’interfaccia vetro-telaio e localizzato in corrispondenza del distanziatore. L’effetto del distanziatore viene contabilizzato in presenza di vetri doppi o tripli. La trasmittanza delle chiusure trasparenti Uw viene calcolata secondo quanto riportato nella UNI EN ISO 10077-1: 2007 ed in particolare: Uw=(Ag Ug +At Ut +lg Ψg) / Aw Gli speciali di 23 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti dove: • Uw è la trasmittanza termica del serramento - espressa in W/(m²K) • Aw è l’area del serramento o dimensione del vano finestra considerata esternamente - espressa in m² • Ag è l’area del vetro - espressa in m² • Ug è la trasmittanza termica del vetro - espressa in W/(m²K) • At è l’area del serramento (telaio) - espressa in m² • Ut è la trasmittanza termica del telaio - espressa in W/(m²K) • lg è il perimetro del vetro - espresso in m • Ψgg è la trasmittanza termica lineare del distanziatore - espressa in W/(mK) Ψg Flusso di calore e concetto di trasmittanza Gli speciali di 24 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti La trasmittanza lineare Ψg tiene conto della conduzione termica aggiuntiva dovuta all’interazione tra il telaio, la vetrata ed il distanziatore. Tale termine, che costituisce un fattore di perdita energetica, è condizionato principalmente dalla conduttività del materiale del distanziatore, ma anche dal materiale del telaio e dalla tipologia della vetrata utilizzata. Nella tabella successiva sono riportati i valori previsti dalla norma UNI EN ISO 10077-1, di trasmittanza termica Ψg lineare per vetrate installate sul profilo in PVC. Vetrata doppia o tripla, vetro non rivestito, intercapedine con aria o gas Vetrata doppia con bassa emissività, vetrata tripla con due rivestimenti a bassa emissività, intercapedine con aria o gas Ψg = 0,04 W/mK Ψg = 0,06 W/mK Ecco i valori tipici di trasmittanza per i telai più frequenti TRASMITTANZA TERMICA SOLO DEI TELAI Uf U (W/m²·K) Materiale Legno 1,5 - 1,8 Legno (mm 20 - 50) 1,90 - 2,60 Alluminio senza taglio termico 5,2 - 7 Alluminio con taglio termico 2,4 - 3,9 Pvc (una camera) 2,8 Pvc (2 - 3 camere) 2,0 - 2,2 Materiali misti (Alluminio - Legno) 1,7 Poliuretano con anima di metallo 2,6 Poliuretano con una camera 2,4 Gli speciali di 25 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Vetri e caratteristiche termiche I serramenti possono essere composti da varie tipologie di vetri. Tipologie di vetro I vetri singoli e sottili sono ormai, oltre che sconsigliati, quasi spariti dalla produzione di serramenti e soppiantati dal vetro camera. Vetro singolo Gli speciali di 26 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Il vetro camera è generalmente formato da due o tre lastre di vetro separate da opportune intercapedini, solitamente riempite d’aria o altri gas. Vetro camera Le lastre possono essere formate da vetro monolitico o da vetro stratificato, costituito da due lastre incollate con una speciale pellicola detta PVB, che ne aumenta la resistenza. La struttura dei vetri viene solitamente indicata con 3 numeri, come ad esempio “4-9-4”, che sta ad indicare che il vetro interno ha spessore 4 mm, l’intercapedine è di 9 mm e il vetro esterno è spesso 4 mm. Al variare degli spessori e dei materiali utilizzati variano le prestazioni energetiche della vetrata. La presenza dell’intercapedine è un fattore fondamentale per migliorare il flusso termico tra interno ed esterno: essa, infatti, impedisce al calore di fuoriuscire durante l’inverno e, viceversa, di entrare in estate. Nell’intercapedine, al posto dell’aria è possibile inserire gas nobili (più pesanti dell’aria) come argon e kripton. Questi rallentano ancora di più il flusso di calore da una lastra all’altra. Nell’illustrazione successiva è riportato il valore della resistenza termica dell’intercapedine al variare dello spessore e del gas di riempimento usato. Si nota come i risultati migliori si ottengono con il gas Kripton. Gli speciali di 27 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Resistenza termica R (m2KW) RESISTENZA TERMICA DELLE ITERCAPEDINI CON GAS 1 Kripton 0,8 Argon 0,6 Aria 0,4 0,2 0 0 3 6 9 12 15 18 21 Spessore intercapedine (mm) Vetro basso emissivo (Low-E) La ricerca e lo sviluppo tecnologico in campo vetrario hanno permesso di raggiungere elevatissimi livelli di isolamento termico per il vetrocamera, abbassandone notevolmente la trasmittanza termica. Questo è stato possibile, oltre alla sostituzione dell’aria con gas nobili, operando sulle componenti radiative della vetrata isolante mediante particolari vetri dotati di depositi selettivi. La riduzione della componente radiativa del vetrocamera si ottiene modificando le caratteristiche spettrofotoniche dei vetri, tramite il deposito molecolare di ossidi e metalli particolarmente selettivi in grado di riflettere la radiazione puramente termica. In pratica, con l’uso dei vetri a “bassa emissività” si riesce a riflettere verso l’interno parte del calore emesso come radiazione termica dai corpi contenuti nei locali abitati, riducendo notevolmente la dispersione termica. Il calore viene riflesso dalla lastra trattata analogamente a quanto accade con uno specchio che riflette la radiazione puramente luminosa. Il vetro basso emissivo altro non è che un vetro isolante, costituito da due o più lastre distanziate da uno o più profili distanziatori. Un vetro isolante differisce da un vetro semplice, perché dotato di un particolare trattamento, grazie a cui si riescono a contenere le dispersioni. Il vetro di partenza è sempre un vetro float, cui però si aggiungono 4 diversi tipi di strati: • strato di adesione • strato d’argento • strato selettivo • strato di riempimento Gli speciali di 28 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Questo trattamento del vetro non interferisce minimamente sull’entrata della radiazione solare; si riesce quindi a favorire anche gli apporti energetici esterni importanti nei mesi invernali. Nella figura successiva viene rappresentato il principio di funzionamento dei vetri basso emissivi, con l’indicazione dei flussi energetici. Nel caso di vetro doppio il trattamento si applica solo su una delle due facce interne del vetro. Non ci sono differenze sostanziali nell’inserire il trattamento in faccia due o tre, ma si è soliti inserirlo in faccia 3 nel caso di doppio vetro, e facce 2 e 5 nel caso di triplo. 1 2 3 4 INTERNO ESTERNO 1 2 3 4 5 6 INTERNO ESTERNO Applicazione trattamento vetro basso emissivo Gli speciali di 29 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Vetri a controllo solare Il vetro a controllo solare è un prodotto ad elevato contenuto tecnologico che consente il passaggio della luce solare attraverso una finestra, operando contemporaneamente la riflessione all’esterno di gran parte del calore solare. Vetro a controllo solare ESTERNO INTERNO Radiazione solare Riflessione Enegia ritrasmessa all’esterno Energia termica entrante Enegia ritrasmessa all’interno In particolare, la componente radiativa solare ad onda corta (IR-corta) viene schermata dal vetro a controllo solare riducendo il flusso termico in ingresso. Ciò è possibile grazie ad un particolare strato, denominato coating, di metalli trasparenti di spessore microscopico applicati su una superficie del vetro che è in grado di riflettere il calore verso l’esterno, che consente di avere delle prestazioni di riflessione e/o assorbimento molto più elevate rispetto a quelle dei vetri tradizionali, non coatizzati. Un altro vantaggio offerto dai vetri a controllo solare è la riduzione riflesso abbagliante causato dalla luce solare diretta. Il vetro a controllo solare è indicato in situazioni dove un eccessivo apporto di calore solare può costituire un problema in varie applicazioni come ad esempio verande di ampie dimensioni, passerelle pedonali vetrate, facciate di edifici. Gli speciali di 30 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Valori tipici di trasmittanza Ecco i valori di trasmittanza per la varie tipologie di vetro e infissi. TRASMITTANZA TERMICA DEI VETRI Uv Tipo Vetro Dimensioni (in mm) U (W/m² K) monolitico - non trattato 4 5,8 monolitico - non trattato 6-8 5,7 monolitico - non trattato 10 5,6 vetro con trattamento superficiale (medio emissivo) 6-8 4,3 - Vetrata semplice 4-6-4 vetro senza trattamento superficiale (vetro normale) vetro con trattamento superficiale (medio emissivo) Doppie vetrate vetro con trattamento superficiale (basso emissivo) vetro con trattamento superficiale (emissività ≤ 0,05) vetro senza trattamento superficiale (vetro normale) vetro con trattamento superficiale (medio emissivo) Triple vetrate vetro con trattamento superficiale (basso emissivo) vetro con trattamento superficiale (emissività ≤ 0,05) Gli speciali di Aria Argon Krypton 3.3 3,0 2,8 4-9-4 3 2,8 2,6 4 - 12 - 4 2,9 2,7 2,6 4 - 15 - 4 2,7 2,6 2,6 4 - 20 - 4 2,7 2,6 2,6 4-6-4 2,9 2,6 2,2 4-9-4 2,6 2,3 2,0 4 - 12 - 4 2,4 2,1 2,0 4 - 15 - 4 2,2 2,0 2,0 4 - 20 - 4 2,2 2,0 2,0 4-6-4 2,7 2,3 1,9 4-9-4 2,3 2,0 1,6 4 - 12 - 4 1,9 1,7 1,5 4 - 15 - 4 1,8 1,6 1,6 4 - 20 - 4 1,8 1,7 1,6 4-6-4 2,5 2,1 1,5 4-9-4 2,0 1,6 1,3 4 - 12 - 4 1,7 1,3 1,1 4 - 15 - 4 1,5 1,2 1,1 4 - 20 1,5 1,2 1,2 4-6-4-6-4 2,3 2,1 1,8 4-9-4-9-4 2,0 1,9 1,7 4 - 12 - 4 - 12 - 4 1,9 1,8 1,6 4-6-4-6-4 2,0 1,7 1,4 4-9-4-9-4 1,7 1,5 1,2 4 - 12 - 4 - 12 - 4 1,5 1,3 1,1 4-6-4-6-4 1,8 1,5 1,1 4-9-4-9-4 1,4 1,2 0,9 4 - 12 - 4 - 12 - 4 1,2 1,0 0,8 4-6-4-6-4 1,6 1,3 0,9 4-9-4-9-4 1,2 0,9 0,7 4 - 12 - 4 - 12 - 4 1,0 0,8 0,5 31 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti TRASMITTANZA TERMICA DEGLI INFISSI Uw Tipo di vetratura Vetro semplice Spessore intercapedine (con aria) in mm - da 4,5 a 7 da 7 a 10 Doppio vetro da 10 a 14 Gli speciali di Tipo infisso U (W/m²·K) legno 5,0 metallo 5,8 PVC 5,0 legno 3,3 metallo 4,7 PVC 3,3 legno 3,0 metallo 3,8 - 3,9 PVC 3,0 legno 2,4 - 2,6 alluminio - senza taglio termico 3,8 - 4,6 alluminio - con taglio termico 2,9 - 3,2 materiali misti (alluminio/legno) 2,5 PVC 2,4 - 2,6 32 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Finestre e obblighi di legge Il dm requisiti minimi (decreto 16 giugno 2016) definisce i requisiti e le prescrizioni per gli interventi su edifici esistenti e per quelli su edifici di nuova costruzione. In particolare vengono definiti i valori limite di trasmittanza che devono avere gli infissi in caso di interventi di riqualificazione energetica. Edifici soggetti a riqualificazione La trasmittanza termica U massima delle chiusure tecniche trasparenti e opache e dei cassonetti, comprensivi degli infissi, verso l’esterno e verso ambienti non climatizzati soggette a riqualificazione è riportata nella seguente tabella. VALORI LIMITE U (W/m²K) Zona climatica 2015 2021 AeB 3,20 3,00 C 2,40 2,00 D 2,10 1,80 E 1,90 1,40 F 1,70 1,00 • Nel caso in cui fossero previste aree limitate di spessore ridotto, quali sottofinestre e altri componenti, i limiti devono essere rispettati con riferimento alla trasmittanza media della rispettiva facciata. • Nel caso di strutture delimitanti lo spazio climatizzato verso ambienti non climatizzati, i valori limite di trasmittanza devono essere rispettati dalla trasmittanza della struttura diviso per il fattore di correzione dello scambio termico tra ambiente climatizzato e non climatizzato, come indicato nella norma UNI TS 11300-1 in forma tabellare. • Nel caso di strutture rivolte verso il terreno, i valori limite di trasmittanza devono essere rispettati dalla trasmittanza equivalente della struttura tenendo conto dell’effetto del terreno calcolata secondo UNI EN ISO 13370. • I valori di trasmittanza delle precedenti tabelle 1, 2 e 3, si considerano comprensive dei ponti termici all’interno delle strutture oggetto di riqualificazione (ad esempio ponte termico tra finestra e muro) e di metà del ponte termico al perimetro della superficie oggetto di riqualificazione. Gli speciali di 33 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti Esempi di calcolo trasmittanza serramenti Di seguito proponiamo alcuni esempi di calcolo della trasmittanza di strutture composte. Al riguardo è stato utilizzato il software TerMus di ACCA (la versione TerMus-G gratuita consente il calcolo della trasmittanza e della verifica di Glaser). Gli speciali di 34 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti CARATTERISTICHE TERMICHE DEI COMPONENTI FINESTRATI Codice Struttura: Descrizione Struttura: Dimensioni: WN.02.001 Porta-finestra con telaio in legno ad una anta vetro singolo L = 0.80 m; H = 2.20 m SERRAMENTO DESCRIZIONE INFISSO SINGOLO Ag Af Lg Ug Uf kl Uw Fg [m²] [m²] [m] [W/m²K] [W/m²K] [W/mK] [W/m²K] [-] 1.140 0.620 5.000 5.751 2.541 0.000 4.620 0.85 Ponte Termico Infisso-Parete: = 0 [W/mK] Fonte - Uf: da Normativa; Ug: da Normativa Ag = Area vetro; Af = Area telaio; Lg = Lunghezza perimetro superficie vetrata; Ug = Trasmittanza termica superficie vetrata; Uf = Trasmittanza termica telaio; kl = Trasmittanza lineica distanziatore (nulla se singolo vetro); Uw = Trasmittanza termica totale serramento; Fg = Trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale. INFISSO COEFFICIENTE RIDUZIONE AREA TELAIO 0.3523 RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 0.130 m²K/W RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 0.040 m²K/W CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 7.700 W/m²K CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 25.000 W/m²K RESISTENZA TERMICA TOTALE 0.216 m²K/W TRASMITTANZA TOTALE 4.620 W/m²K TRASMITTANZA VETRO TOTALE 5.751 W/m²K Gli speciali di 35 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti CARATTERISTICHE TERMICHE DEI COMPONENTI FINESTRATI Codice Struttura: Descrizione Struttura: Dimensioni: WN.02.001 Porta-finestra con telaio in legno ad una anta e vetrocamera con aria L = 0.80 m; H = 2.20 m SERRAMENTO DESCRIZIONE INFISSO SINGOLO Ag Af Lg Ug Uf kl Uw Fg [m²] [m²] [m] [W/m²K] [W/m²K] [W/mK] [W/m²K] [-] 1.140 0.620 5.000 3.302 2.541 0.060 3.204 0.75 Ponte Termico Infisso-Parete: = 0 [W/mK] Fonte - Uf: da Normativa; Ug: da Normativa Ag = Area vetro; Af = Area telaio; Lg = Lunghezza perimetro superficie vetrata; Ug = Trasmittanza termica superficie vetrata; Uf = Trasmittanza termica telaio; kl = Trasmittanza lineica distanziatore (nulla se singolo vetro); Uw = Trasmittanza termica totale serramento; Fg = Trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale. INFISSO COEFFICIENTE RIDUZIONE AREA TELAIO 0.3523 RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 0.130 m²K/W RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 0.040 m²K/W CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 7.700 W/m²K CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 25.000 W/m²K RESISTENZA TERMICA TOTALE 0.312 m²K/W TRASMITTANZA TOTALE 3.204 W/m²K TRASMITTANZA VETRO TOTALE 3.302 W/m²K Gli speciali di 36 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti CARATTERISTICHE TERMICHE DEI COMPONENTI FINESTRATI Codice Struttura: Descrizione Struttura: Dimensioni: WN.02.001 Porta-finestra con telaio in legno ad una anta e vetrocamera con Argon e trattamento basso emissivo L = 0.80 m; H = 2.20 m SERRAMENTO DESCRIZIONE INFISSO SINGOLO Ag Af Lg Ug Uf kl Uw Fg [m²] [m²] [m] [W/m²K] [W/m²K] [W/mK] [W/m²K] [-] 1.140 0.620 5.000 1.902 2.541 0.080 2.354 0.67 Ponte Termico Infisso-Parete: = 0 [W/mK] Fonte - Uf: da Normativa; Ug: da Normativa Ag = Area vetro; Af = Area telaio; Lg = Lunghezza perimetro superficie vetrata; Ug = Trasmittanza termica superficie vetrata; Uf = Trasmittanza termica telaio; kl = Trasmittanza lineica distanziatore (nulla se singolo vetro); Uw = Trasmittanza termica totale serramento; Fg = Trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale. INFISSO COEFFICIENTE RIDUZIONE AREA TELAIO 0.3523 RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 0.130 m²K/W RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 0.040 m²K/W CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 7.700 W/m²K CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 25.000 W/m²K RESISTENZA TERMICA TOTALE 0.425 m²K/W TRASMITTANZA TOTALE 2.354 W/m²K TRASMITTANZA VETRO TOTALE 1.902 W/m²K Gli speciali di 37 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti CARATTERISTICHE TERMICHE DEI COMPONENTI FINESTRATI Codice Struttura: Descrizione Struttura: Dimensioni: WN.02.001 Porta-finestra con telaio in alluminio taglio termico ad una anta e vetrocamera con Argon e trattamento basso emissivo L = 0.80 m; H = 2.20 m SERRAMENTO DESCRIZIONE INFISSO SINGOLO Ag Af Lg Ug Uf kl Uw Fg [m²] [m²] [m] [W/m²K] [W/m²K] [W/mK] [W/m²K] [-] 1.140 0.620 5.000 1.902 4.574 0.110 3.156 0.67 Ponte Termico Infisso-Parete: = 0 [W/mK] Fonte - Uf: da Normativa; Ug: da Normativa Ag = Area vetro; Af = Area telaio; Lg = Lunghezza perimetro superficie vetrata; Ug = Trasmittanza termica superficie vetrata; Uf = Trasmittanza termica telaio; kl = Trasmittanza lineica distanziatore (nulla se singolo vetro); Uw = Trasmittanza termica totale serramento; Fg = Trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale. INFISSO COEFFICIENTE RIDUZIONE AREA TELAIO 0.3523 RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 0.130 m²K/W RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 0.040 m²K/W CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 7.700 W/m²K CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 25.000 W/m²K RESISTENZA TERMICA TOTALE 0.317 m²K/W TRASMITTANZA TOTALE 3.156 W/m²K TRASMITTANZA VETRO TOTALE 1.902 W/m²K Gli speciali di 38 http://biblus.acca.it Guida ai serramenti CARATTERISTICHE TERMICHE DEI COMPONENTI FINESTRATI Codice Struttura: Descrizione Struttura: Dimensioni: WN.02.001 Porta-finestra con telaio in alluminio taglio termico ad una anta e vetrocamera con Argon e trattamento basso emissivo L = 0.80 m; H = 2.20 m SERRAMENTO DESCRIZIONE INFISSO SINGOLO Ag Af Lg Ug Uf kl Uw Fg [m²] [m²] [m] [W/m²K] [W/m²K] [W/mK] [W/m²K] [-] 1.140 0.620 5.000 0.800 2.801 0.080 1.732 0.50 Ponte Termico Infisso-Parete: = 0 [W/mK] Fonte - Uf: da Normativa; Ug: da Normativa Ag = Area vetro; Af = Area telaio; Lg = Lunghezza perimetro superficie vetrata; Ug = Trasmittanza termica superficie vetrata; Uf = Trasmittanza termica telaio; kl = Trasmittanza lineica distanziatore (nulla se singolo vetro); Uw = Trasmittanza termica totale serramento; Fg = Trasmittanza di energia solare totale per incidenza normale. INFISSO COEFFICIENTE RIDUZIONE AREA TELAIO 0.3523 RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 0.130 m²K/W RESISTENZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 0.040 m²K/W CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE INTERNA 7.700 W/m²K CONDUTTANZA UNITARIA SUPERFICIALE ESTERNA 25.000 W/m²K RESISTENZA TERMICA TOTALE 0.577 m²K/W TRASMITTANZA TOTALE 1.732 W/m²K TRASMITTANZA VETRO TOTALE 0.800 W/m²K Gli speciali di 39 http://biblus.acca.it LA TRASMITTANZA TERMICA DEGLI INFISSI: COS'E' E COME SI CALCOLA 1. La trasmittanza termica U COS'E’? La trasmittanza termica U è il flusso di calore medio che passa, per metro quadrato di superficie, attraverso una struttura che delimita due ambienti a temperatura diversa (per esempio un ambiente riscaldato dall'esterno, o da un ambiente non riscaldato). L'unità di misura della trasmittanza termica è il W/m2 K. PERCHE' E' IMPORTANTE? Essendo l'obiettivo del risparmio energetico quello di minimizzare la dispersione di calore, è necessario che gli elementi costituenti l'involucro edilizio abbiano un basso valore di trasmittanza termica, così da ridurre la quantità di calore disperso. 2. La trasmittanza termica Uw dei serramenti Per finestre e porte-finestre, la trasmittanza termica del serramento rappresenta la media pesata tra la trasmittanza termica del telaio Uf e di quella della vetrata Ug, più un contributo aggiuntivo, la trasmittanza termica lineare Ψg, dovuto all'interazione fra i due componenti e alla presenza del distanziatore, applicato lungo il perimetro visibile della vetrata. Per altre strutture, tipo porte e porte blindate, in genere si calcola la trasmittanza termica come il contributo dell'elemento omogeneo stratificato Up più un termine di trasmittanza termica lineare Ψg che viene applicato alla lunghezza dei ponti termici (per esempio i telai perimetrali metallici o i rinforzi metallici centrali). 3. Come si determina il valore di trasmittanza termica degli infissi In genere, la trasmittanza termica Uw di un serramento, può essere determinata sia tramite calcolo che tramite prova sperimentale su un campione fisico. Di seguito riportiamo degli schemi utilizzabili per: 1 a) la stima dei valori di Uw degli infissi esistenti , in assenza di documentazioni a corredo utilizzabili per un calcolo rigoroso; b) il calcolo semplificato, secondo la norma EN 10077 per la determinazione del valore di Uw in riferimento a tutte le tipologie di infissi; c) il metodo di calcolo rigoroso di Uw, secondo la formula di letteratura; d) la metodologia di calcolo di Uw in riferimento all'infisso normalizzato e le relative regole di estensione, secondo la UNI EN 14351-1 3a. La stima dei valori di Uw degli infissi esistenti Ai fini di semplificare la stima dei valori di trasmittanza termica Uw degli infissi esistenti, da inserire nella certificazione del produttore o in alternativa nell'asseverazione del tecnico, riportiamo alcuni valori che riteniamo i più rappresentativi dei serramenti presumibilmente esistenti negli immobili oggetto di intervento. Considerato che la maggior parte dei serramenti esistenti sul nostro territorio, siano costituiti da telaio in metallo intero/non isolato oppure in legno con vetrazioni per lo più singole (3 mm /4 mm/ 6 mm) per una stima dei valori di trasmittanza di tali componenti, si possono considerare: Per i telai, Telai metallici interi/non isolati: Uf =7,0 W/m2K [fonte: UNI EN ISO 10077-1/Appendice F] Telai in legno/PVC: Uf =2,0 W/m2K [fonte: UNI EN ISO 10077-1/Appendice F] Telai alluminio a taglio termico Uf compreso tra 2,2 e 3,8 W/m2K [fonte: UNI EN ISO 10077-1/Appendice F] Per le vetrazioni, Vetro singolo: Ug =5,8 W/m2K [fonte: Manuale Tecnico Saint Gobain Vetro Italia] Vetrocamera 4-12-4: 2,8 W/m2K [fonte: UNI EN ISO 10077-1/Appendice F] Quindi si può desumere che, in via del tutto generale, una stima attendibile di due tipologie di infissi esistenti, potrebbe essere: per un infisso con telaio metallico intero e vetro singolo Uw = 6,0 W/m2K per un infisso con telaio in legno e vetro singolo Uw = 5,0 W/m2 3b. Il calcolo semplificato della trasmittanza termica Uw Di seguito, riportiamo dei metodi di stima più specifici per le diverse tipologie di serramenti. In assenza di dati di progetto specifici in relazione agli elementi, è possibile stimare i parametri termici originari seguendo le indicazioni della: - Raccomandazione CTI - R03/3 Prestazioni energetiche degli edifici. Certificazione energetica. Esecuzione della certificazione energetica. Dati relativi all'edificio. Appendice A. 2 - Norma UNI EN ISO 10077-1 che fornisce metodi di calcolo semplificati di stima delle prestazioni termiche dei telai e valori tabulati della trasmittanza termica delle principali tipologie di vetrazioni. La caratterizzazione degli infissi riguarda: - il tipo di componente; - la tipologia di vetro; - la tipologia di telaio. La trasmittanza termica Uw (W/m2K) si determina secondo la norma UNI EN 10077-1 con il metodo di calcolo semplificato, oppure ricavandola dai prospetti F.2 e F.3 riferiti alla finestra ad un'anta posizionata verticalmente, di dimensioni - considerate rappresentative - uguali a 1,23 m x 1,48 m, in funzione del valore Ug della vetrata, del valore Uf del telaio e della percentuale dell'area di telaio rispetto all'area dell'intera finestra. Le tabelle fanno riferimento ai prospetti F1 ed F2 della norma EN 10077-01:2007 - Allegato F, e possono essere utilizzati per stimare velocemente i valori di trasmittanza termica Uw degli infissi esistenti, scendendo più nel dettaglio delle tipologie di serramenti. Basta: - scegliere le caratteristiche termiche del telaio Uf, dalla tab 2, - scegliere le caratteristiche termiche del vetro Ug, dalla tab 1 - incrociare i valori di Uf e Ug nella tab1, (scegliendo la % di telaio rispetto all'intera finestra fra il 30 % e il 20%), e trovare il il valore Uw dell'infisso con le caratteristiche scelte. Per esempio, un infisso in legno tenero e vetro singolo, con valore Uf 2,0 W/m2K e Ug 5,7 W/m2K, incrociando i valori avrò un valore di trasmittanza termica dell'infisso Uw di 5,0 W/m2K Tabella 1 Tipo di Ug vetrata Singola 4-6-4 4-9-4 4-12-4 5,7 3,3 3,1 2,9 Uw con area del telaio pari al 20% rispetto all'area dell'intera finestra in rapporto ai differenti valori Uf del telaio 1,8 2,0 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 7,0 4,9 5,0 5,0 5,1 5,2 5,2 5,3 6,0 3,2 3,2 3,3 3,4 3,5 3,5 3,6 4,1 3,0 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,9 2,8 2,9 3,0 3,1 3,1 3,2 3,3 3,8 Uw con area del telaio pari al 30% rispetto all'area dell'intera finestra in rapporto ai differenti valori Uf del telaio 1,8 2,0 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 7,0 4,5 4,6 4,6 4,8 4,9 5,0 5,1 6,1 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 4,5 2,9 2,9 3,0 3,1 3,3 3,4 3,5 4,3 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,4 4,2 Tabella 2 Tipo di materiale del telaio Legno duro (rovere, mogano, iroko) spessore mm. 50 spessore mm. 60 spessore mm. 70 Valore Uf del telaio 2,4 2,2 2,1 3 Legno tenero (pino,abete, larice, douglas, hemlock) spessore mm. 50 spessore mm. 60 spessore mm. 70 Pvc a due camere Pvc a tre camere Pvc (telai da 58- 80 mm) Alluminio senza taglio termico Alluminio a taglio termico 2,0 1,9 1,8 2,2 2,0 compreso tra 1,2 e 1,7 7,0 compreso tra 2,2 e 3,8 3c. Il metodo di calcolo rigoroso della trasmittanza termica Uw Il calcolo semplificato della trasmittanza termica del componente finestrato Uw composta da un singolo serramento e relativo vetro (o pannello) si esegue con la formula: Uw = A g U g + A f U f + l g Ψg Ag + Af dove: Ag è l'area del vetro; Ug è il valore di trasmittanza termica riferito all'area centrale della vetrata, e non include l'effetto del distanziatore del vetro lungo il bordo della vetrata stessa; Af è l'area del telaio; Uf è il valore di trasmittanza termica del telaio applicabile in assenza della vetrata; Ig è la lunghezza del perimetro del vetro; Ψg è il valore di trasmittanza termica lineare concernente la conduzione di calore supplementare che avviene a causa dell'interazione tra telaio, vetri e distanziatore dei vetri in funzione delle proprietà termiche di ognuno di questi componenti e si rileva, secondo quanto precisato nell' Annex E della norma UNI EN ISO 10077-1, preferibilmente con il calcolo numerico eseguito in accordo con la norma ISO 10077-2; quando non siano disponibili i risultati di calcolo dettagliati, ci si può riferire ai prospetti seguenti E.1 ed E.2 i quali indicano i valori Ψg di default per le tipiche combinazioni di telai, vetri e distanziatori. 4 Prospetto E.1: valori della trasmittanza termica lineare Ψg per i comuni tipi di distanziatori per vetro in alluminio e in acciaio; in caso di vetro singolo o pannello opaco con conducibilità termica inferiore a 0,5 W/(m.K) l'effetto distanziatore per vetro non c'è, pertanto come indicato al punto 5.1.1 - pag. 6 della norma, il valore Ψg è = 0. Trasmittanza termica lineare Ψg per i differenti tipi di vetro Materiale del telaio Vetro doppio o triplo, vetro senza trattamenti superficiali, intercapedine con aria o gas Vetro doppio con trattamento superficiale bassoemissivo, vetro triplo con due trattamenti superficiali bassoemissivi, intercapedine con aria o gas Telaio in legno o pvc 0,06 0,08 Telaio in metallo con taglio termico 0,08 0,11 Telaio in metallo senza taglio termico 0,02 0,05 Prospetto E.2: valori della trasmittanza termica lineare Ψg per distanziatori per vetro a prestazioni termiche migliorate. Trasmittanza termica lineare Ψg per i differenti tipi di vetro Materiale del telaio Vetro doppio o triplo, vetro senza trattamenti superficiali, intercapedine con aria o gas Vetro doppio con trattamento superficiale bassoemissivo, vetro triplo con due trattamenti superficiali bassoemissivi, intercapedine con aria o gas Telaio in legno o pvc 0,05 0,06 Telaio in metallo con taglio termico 0,06 0,08 Telaio in metallo senza taglio termico 0,01 0,04 3d. Norma di prodotto UNI EN 14351-1 Finestre La norma UNI EN 14351-1 Parte 1 "Norma di prodotto, caratteristiche prestazionali di finestre e porte esterne pedonali senza caratteristiche di resistenza al fuoco e/o di tenuta al fumo" è il riferimento normativo italiano per la marcatura CE dei serramenti trasparenti. Tale normativa specifica che il valore di trasmittanza termica della finestra comprensiva di infisso può essere ricavato o mediante prova di laboratorio o mediante calcolo semplificato secondo UNI EN ISO 10077-1 o ancora mediante calcolo agli elementi finiti secondo UNI EN ISO 10077-2 in combinazione con il calcolo semplificato. Fonti del MSE hanno precisato che ai fini dell'accesso alle agevolazioni fiscali è ammissibile anche tale calcolo 5 semplificato e, per quanto concerne la scelta di finestre campione da utilizzare per il calcolo, può essere utilizzata la tabella E1 della UNI EN 14351-1 con i relativi intervalli di applicazione diretta del calcolo stesso. La norma UNI EN 14351-1 prevede che i calcoli termici effettuati su di un serramento aventi dimensioni: 1230 (±25%) x 1480 (-25%) 1480 (+25%) x 2180 (±25%) possono essere estese a tutti i serramenti di tutte le dimensioni, purché il vetro utilizzato abbia come valore di Ug uguale o inferiore a 1.9 w/m2K, altrimenti non vale la regola di estensione dei valori calcolati sull'infisso normalizzato ad infissi di diverse dimensioni. Ovviamente i calcoli devono essere effettuati sulle stesse tipologie di infissi e s'intende che una modifica del componente modifica la caratteristica in questione. In termini di prestazioni termiche è ovvio che andando a togliere o ad aggiungere elementi (per esempio passare da una finestra ad una anta, ad una a due e così via), determina una variazione dei valori finali della trasmittanza termica Uw. L'appendice F della norma di prodotto UNI EN 14351-1 suggerisce le tipologie di serramento rappresentative e le relative estensioni ma, essendo la tabella puramente informativa, sta allo stesso produttore scegliere i campioni. TIPO DI FINESTRE Luci fisse Finestre ad una anta (apertura interna od esterna) Finestre anta ribalta Finestre a due o più ante (apertura interna od esterna) Finestra a una o due ante orizzontali scorrevoli Finestra a una o due ante orizzontali scorrevoli e a ribalta Finestra a una o due ante scorrevoli verticale Bilico orizzontale o verticale Finestra a "louvre”/gelosia con asse verticale/orizzontale Finestra a soffietto ESTENSIONE POSSIBILE Finestra ad anta ribalta Finestra a più ante Finestra a due ante orizzontali scorrevoli Finestra a due ante orizzontali scorrevoli e a ribalta Finestra a due ante scorrevoli verticale Bilico orizzontale o verticale Finestra a "louvre”/gelosia con asse verticale/orizzontale Finestra a soffietto Per i requisiti di isolamento termico, isolamento acustico, comportamento tra due climi differenti, l'Appendice E della norma di prodotto UNI EN 14351-1, suggerisce le dimensioni dei campioni 6 da sottoporre a prova in laboratorio, oppure sui quali eseguire valutazione semplificata della prestazione, e le diverse regole di estensione1 dei risultati ottenuti. Norme di riferimento per le prove in laboratorio EN ISO 10077-1:2000 Prospetto F.1 EN ISO 10077-1 EN ISO 10077-2 EN ISO 10077-1 EN ISO 10077-2 Tipologia prove Dimensioni di riferimento infisso normalizzato Regole di estensione Valori tabellari Non specificate Tutte le dimensioni Calcolato Calcolato Non distruttiva Non distruttiva 1,23 m (± 25%) x 1,48 m(-25%) 1,48 m (+25%) x 2,18 m(± 25%) 1,23 m (± 25%) x 1,48 m(-25%) ≤ 2,3 mq ≥2,3 mq ≤ 2,3 mq 1,48 m (+25%) x 2,18 m(± 25%) ≥2,3 mq Quindi riassumendo, nel caso di sostituzione di serramenti, al fine di produrre la certificazione del produttore che attesti i valori di trasmittanza termica Ug degli elementi, si può adottare la seguente modalità di calcolo. Si eseguono le prove secondo la tipologia di infisso, riferendosi ai due campi di applicazione, e poi si utilizzano le pertinenti regole di estensione agli altri infissi omogenei di diverse dimensioni; in particolare: 1. per infissi assimilabili alle dimensioni: 1,23 m (± 25%) x 1,48 m (-25%), il risultato del calcolo può essere esteso ad infissi (omogenei) con una superficie complessiva uguale o inferiore a 2,3 m2; per infissi appartenenti a questo campo di applicazione, con valori di trasmittanza termica uguali o inferiori a 1,9 W/m2 K, il risultato del calcolo può essere esteso a tutte le finestre di dimensioni, sia inferiori che superiori, rispetto al serramento campione. 2. per infissi assimilabili alle dimensioni: 1,48 m (+25%) x 2,18 m (± 25%), il risultato del calcolo può essere esteso ad infissi (omogenei) con una superficie complessiva uguale o maggiore a 2,3 m2. Porte e porte-finestre Si può adottare il prospetto E2 dell'Allegato E della UNI 14351-1, che indica che per la determinazione del valore di Up, è possibile procedere secondo le seguenti opzioni: - Valutazione prestazione sia con metodo semplificato ai sensi della norma UNI EN ISO 10077-1 oppure con calcolo agli elementi finiti ai sensi della norma UNI EN ISO 10077-2 oppure con prova in laboratorio secondo la metodologia descritta dalla norma UNI EN 12567-1. - Valutazione su campione di dimensioni 1,23 (±25%) m x 2,18 (±25%) m per tutte le portefinestre e le porte esterne pedonali aventi superfici di area uguale o inferiore a 3,6 m2. - Valutazione su campione di dimensioni 2,00 (±25%) m x 2,18 (±25%) m per tutte le portefinestre e le porte esterne pedonali aventi superfici di area superiore a 3,6 m2. 1 Le regole di estensione dei risultati sono valide nell'ipotesi che il serramento campione e i serramenti di produzione soddisfino il concetto di similar design 7 4. La marcatura CE degli infissi Dal 1° Febbraio 2009 solo serramenti con marcatura CE, possono essere immessi legalmente sul mercato (la marcatura CE è già obbligatoria, ma solo per le vetrazioni). Sono tenuti alla marcatura CE tutti i costruttori di serramenti indipendentemente dalle dimensioni dell'azienda e dalle quantità prodotte. Per le finestre e le porte esterne pedonali è previsto il Sistema di attestazione di conformità 3, che prevede che il produttore rilasci una DICHIARAZIONE DI CONFORMITA' del proprio prodotto ai requisiti stabiliti dalla norma dopo aver eseguito: • le prove iniziali di tipo presso un laboratorio “notificato”; • un controllo di produzione effettuato in azienda dall'imprenditore sotto la propria responsabilità. Per quanto riguarda il primo punto il produttore deve essere in possesso di un rapporto di prova emesso da un laboratorio che sia stato abilitato dal Ministero competente a svolgere le prove in funzione del prodotto in esame. Per quanto riguarda il secondo punto il produttore deve dare evidenza del reale controllo effettuato sulla produzione. In conformità alla UNI EN 14351-1, le prove possono essere raggruppate per tipologie per caratteristica selezionata; queste prove devono essere eseguite all'inizio della produzione o all'inizio di un nuovo metodo di produzione. La Linea Guida M regolamenta il rapporto tra i serramentisti e gammisti in maniera tale da consentire l'utilizzo dei test. Per trasferire a cascata i risultati dei test deve essere stato stipulato un contratto d'uso dei risultati del test iniziale di tipo tra il costruttore di serramenti e il fornitore di componenti. 8
