1 Che cosa e? la trasmittanza termica:Amerio WEB · La norma UNI EN ISO 6946/2008 prescrive di semplificare il complesso stu- dio delle modalità di scambio termico mediante una grandezza

Trasmittanza termica

• Che cosa è la trasmittanza termica

• Trasmissione del calore e trasmittanza termica

• La trasmittanza termica secondo la norma UNI EN ISO 6946/2008

• Il calcolo della trasmittanza secondo l’attuale norma UNI EN ISO 6946/2008

• Le resistenze termiche superficiali

• Conduttività termica dei materiali

• Resistenza termica delle intercapedini d'aria

• Trasmittanza e isolamento termico

• Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008

• Le adduttanze

• La conduttanza

• Influenza del materiale isolante sul valore della trasmittanza

• Tecniche di isolamento di una parete perimetrale

• Trasmittanza di alcuni tipi di parete perimetrale

• Esempi di calcolo per una parete a cassavuota

• Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico

Che cosa è la trasmittanza termica

La trasmittanza termica è una prestazione degli elementi edilizi che

permette di valutare il livello di isolamento termico che essi sono in grado di

offrire.

Visualizzazione delle dispersioni termiche mediante indagine termografica. Il prospetto dell’edifi-

cio denuncia la presenza di ponti termici tra i pannelli e la vistosa fuoriuscita di calore da una fi-

nestra lasciata aperta. Le macchie di colore che appaiono sulle pareti viste di scorcio dipendono da

effetti fotografici e non sono significative ai fini dell’indagine termografica.

Trasmissione del calore e trasmittanza termica

Ogni corpo tende a essere attraversato dal calore, dando vita a scambi

termici con l’ambiente circostante.

Nel caso di un elemento divisorio di un edificio (per esempio una parete che

divida un ambiente interno dall’esterno), gli scambi termici tendono a livellare

la temperatura esterna te con quella interna t i.

Calore trasmesso attraverso

una parete che separa due am-

bienti a temperatura diversa.

Lo scambio termico può avvenire per:

conduzione

è la trasmissione di calore attraverso un materiale o più materiali a

contatto. In edilizia si valuta mediante la conduttività termica dei

materiali.


Il riscaldamento di un’estremità di una sbarra

metallica provoca un flusso di calore dal mar-

gine più caldo a quello più freddo, fino al rag-

giungimento dell’equilibrio termico.


convezione

è la propagazione del calore attraverso liquidi o gas.

In edilizia interessa soprattutto le intercapedini dei muri a cassavuota o

dei serramenti a vetrocamera.


Moti convettivi all’interno di una massa

di acqua riscaldata inferiormente.


irraggiamento

è l’effetto della porzione di energia radiante che colpisce una superficie

riscaldandola.

In edilizia interessa in particolar modo il riscaldamento delle superfici

esposte al Sole.


La radiazione solare fornisce un apporto di calore, attra-

verso il fenomeno dell’irraggiamento e della convezione.

La trasmittanza termica secondo la norma UNI EN ISO 6946/2008

La norma UNI EN ISO 6946/2008 prescrive di semplificare il complesso

stu- dio delle modalità di scambio termico mediante una grandezza fisica

chiamata trasmittanza termica (U ).

Viene definita come flusso di calore che attraversa una superficie

uni- taria sottoposta a differenza di temperatura pari a 1 K.

L’unità di misura della trasmittanza termica è:

W/(m2 • K)

ovvero watt per ogni metro quadro di area dell’elemento edilizio in esame

e per ogni grado di differenza di temperatura tra la sua faccia interna (in

genere più calda) e la sua faccia esterna (in genere più fredda).


La trasmittanza termica è legata alle proprietà caratteristiche dei

materiali che costituiscono l’elemento costruttivo e alle condizioni di

scambio termico di tale elemento edilizio rispetto all’aria interna e a quella

esterna (le resistenze termiche superficiali che definiscono lo scambio

termico liminare).

La trasmittanza termica viene indicata con:

U o Um quando riguarda una parete

Uw quando riguarda una finestra

Ug quando riguarda una lastra di vetro

Uf quando riguarda un telaio di serramento

Nel calcolo del fabbisogno energetico degli edifici compare la lettera H

che rappresenta il coefficiente di dispersione per trasmissione

attraverso un elemento di separazione tra la zona termica interna e l’esterno

e che si misura in W/K.

Vale dunque la relazione:

H = S • U

dove S è la superficie dell’elemento di separazione.


Il calcolo della trasmittanza secondo l’attuale norma

UNI EN ISO 6946/2008

La norma UNI EN ISO 6946/2008 ha introdotto nuove formule per il

calcolo della trasmittanza delle pareti che differiscono dalle formule previste

nelle precedenti modalità di calcolo (ma tuttora in uso) per la simbologia

adottata e per i valori delle grandezze da usare per il calcolo.

PARETE MONOSTRATO SENZA INTERCAPEDINE D’ARIA

PARETE A PIÙ STRATI SENZA INTERCAPEDINE D’ARIA

PARETE A PIÙ STRATI CON INTERCAPEDINE D’ARIA



SIGNIFICATO DELLE VARIABILI

Resistenza termica superficiale

interna

Resistenza termica superficiale

esterna

Conduttività termica di ciascuno strato costituente la

parete

Resistenza termica delle intercapedini

d’aria

Spessore di ciascuno

strato

Rsi

Rse

Ra

λ1, λ2 ... λn

S1, S2 ... Sn





TIPO DI PARETE NELLA FORMULA COMPARE...

monostrato λ1

n strati λ1, λ2 ... λn

a cassavuota λ1, λ2 ... λn e Ra

Il rapporto S/λ esprime la resistenza termica di ogni singolo strato che

costituisce la parete, cioè la sua capacità di opporsi al passaggio del calore.

In termini matematici la trasmittanza può dunque essere definita come

l’inverso della somma delle resistenze termiche dei vari strati che

compongono l’elemento edilizio e delle resistenze superficiali

interna ed esterna.



Le resistenze termiche superficiali

Le resistenze termiche superficiali Rsi e Rse rappresentano la resistenza

al passaggio del calore causata dal contatto del mezzo gassoso (aria) su 1

m2 di superficie della parete quando la differenza di temperatura tra il mezzo

gassoso e la parete è di 1 K.

L’unità di misura è:

m2 • K/W

La resistenza termica superficiale interna Rsi è lo scambio termico

superficiale dovuto ai moti convettivi dell’aria dell’ambiente interno che viene

a contatto con la faccia interna della parete.

La norma UNI EN ISO 6946/2008 assegna alla resistenza termica

superficiale interna il seguente valore convenzionale:

Rsi = 0,10 m2 • K/W


La resistenza termica superficiale esterna Rse è lo scambio termico

superficiale dovuto all’azione degli agenti atmosferici (vento) che vengono a

contatto con la faccia esterna della parete.

La norma UNI EN ISO 6946/2008 assegna alla resistenza termica

superficiale esterna il seguente valore convenzionale:

Rse

= 0,4 m2 • K/W


Conduttività termica dei materiali

La conduttività termica λ, chiamata anche conducibilità, è una proprietà

dei materiali che esprime la loro attitudine a trasmettere il calore.

Essa è data dal rapporto tra il flusso di calore che attraversa il materiale e

la differenza di temperatura che ne è la causa:

λ = Φ/At


W/(m • K)

La conduttività di un materiale si misura calcolando la quantità di calore

che attraversa perpendicolarmente 1 m2 di superficie di un materiale

spesso 1 m quando la differenza di temperatura tra le due facce è 1 K.


CONDUTTIVITÁ TERMICA DI ALCUNI MATERIALI


Materiale Massa volumica

(kg/m3)

λ (W/m • K)

Rame 8900 380

Alluminio 2800 200

Vetro 2500 1

Metacrilato 1180 0,19

Legno di conifera 500 0,13

Calcestruzzo 2400 1,6

Cls alleggerito con argilla espansa 1100 0,45

Polistirolo espanso 10 0,044

Poliuretano espanso 30 0,03

Vetro cellulare 130 0,055

Lana di roccia 30 0,04

I materiali che hanno la proprietà di avere valori di conduttività molto bassi

si chiamano isolanti termici.


Campioni di poliuretano espanso in lastre.

Il poliuretano è un ottimo isolante termico.

Feltri, pannelli e fibre sfuse di lana di roccia.

Gli isolanti di fibre minerali danno luogo a di-

verse categorie di prodotti con caratteristiche

termoisolanti e fonoassorbenti.

Resistenza termica delle intercapedini d’aria

La resistenza termica delle intercapedini d’aria Ra esprime l’attitudine a

opporsi al passaggio del calore dello strato gassoso contenuto all’interno delle

intercapedini verticali dei muri a cassavuota.

È data dal rapporto tra lo spessore S e la conduttività termica h e

rappresenta la quantità di calore che attraversa 1 m2 di un materiale spesso

S e avente λ = 1, quando At = 1.

VALORI CONVENZIONALI DI Ra SECONDO LA NORMA


Resistenza termica delle intercapedini d’aria

Spessore dello strato verticale

di aria che forma l’intercapedine

(m)

Valore di Ra (m2 • K/W)

0,05 0,11

0,010 0,15

0,015 0,16

0,025 0,16

0,050 0,16

0,100 0,16

0,300 0,16

Trasmittanza e isolamento termico

Quanto minore è la trasmittanza, tanto maggiore è l’isolamento

termico dell’elemento divisorio.

Quanto maggiore è lo spessore dell’elemento divisorio, tanto minore è

la trasmittanza.

Quanto minore è la conduttività dei materiali che compongono

l’elemento divisorio, tanto minore è la trasmittanza.

Le formule precedenti alla norma UNI EN ISO 6946/2008

La norma UNI EN ISO 6946/2008 ha introdotto nuove formule per il

calcolo della trasmittanza delle pareti che differiscono dalle formule previste

nelle precedenti modalità di calcolo (ma tuttora in uso) per la simbologia

adottata e per i valori delle grandezze da usare per il calcolo.

Le formule per il calcolo della trasmittanza di una parete usate prima

dell’entrata in vigore dell’attuale UNI EN ISO 6946/2008 sono riportate qui di

seguito.


PARETE MONOSTRATO SENZA INTERCAPEDINE D’ARIA

PARETE A PIÙ STRATI SENZA INTERCAPEDINE D’ARIA

PARETE A PIÙ STRATI CON INTERCAPEDINE D’ARIA

SIGNIFICATO DELLE VARIABILI


Adduttanza interna (o scambio termico superficiale o

liminare)

Adduttanza esterna (o scambio termico superficiale o

liminare)

Conduttività termica di ciascuno strato costituente la

parete

Conduttanza termica dell’intercapedine

d’aria

Spessore di ciascuno

strato

α1

α2

C

λ1, λ2 ... λn

S1, S2 ... Sn


TIPO DI PARETE NELLA FORMULA COMPARE...

monostrato λ1

n strati λ1, λ2 ... λn

a cassavuota λ1, λ2 ... λn e C

Le adduttanze

Le adduttanze (o scambi termici superficiali o liminari o coefficienti di

ad- duzione) α1 e αe sono i reciproci delle resistenze termiche superficiali Rsi

e Rse che compaiono nelle formule introdotte dall’attuale norma UNI

EN ISO 6946/2008.

Le adduttanze rappresentano la quantità di calore che viene ceduta dal

mezzo gassoso (aria) a 1 m2 di superficie della parete quando la differenza di

temperatura tra il mezzo gassoso e la parete è di 1 K.


W/(m2 • K)

Secondo le precedenti modalità di calcolo, alle adduttanze venivano in

genere assegnati i valori di:

= • α1 7,7 W/(m2 K)

= • αe 25 W/(m2 K)

La conduttanza

Il coefficiente C chiamato conduttanza è il reciproco della resistenza

termica delle intercapedini d’aria Ra che compare nelle formule dell’attuale

norma UNI EN ISO 6946/2008.

La conduttanza rappresenta la quantità di calore che attraversa uno strato

gassoso contenuto all’interno delle intercapedini verticali dei muri a

cassavuota avente un’area di 1 m2 quando la differenza di temperatura tra le

superfici è di 1 K.


W/(m2 • K)

Secondo le precedenti modalità di calcolo, alla conduttanza veniva in

genere assegnato il valore di:

C = 6,4 W/(m2 • K)

Influenza del materiale isolante sul valore della trasmittanza

La soluzione più comune per incrementare l’isolamento termico delle

pareti perimetrali è quella di aggiungere all’involucro esterno dei materiali

isolanti termici che, in quanto tali, sono dotati di bassi valori di conduttività.

Copertura isolata termicamente e

impermeabilizzata, mediante spruz-

zatura di poliuretano espanso.


Intercapedine di muratura a cassavuota

sottoposta a iniezione di resina ureica

espansa in sito.

Posa di pannelli isolanti rigidi a base di

perlite espansa.

Spessori S di materiali termoisolanti necessari per ottenere una

riduzione della trasmittanza di circa 0,4 W/(m2 • K)


Per esempio, un rivestimento di lana minerale dello spessore di 10 cm

consente di abbassare la trasmittanza termica di circa 0,4 W/(m2 • K).

Materiali termoisolanti λ(W/m • K) S(m)

Lana di roccia 0,04 0,10

Legno 0,13 0,33

Cls di argilla espansa 0,45 1,13

Mattoni 0,8 2,00

Calcestruzzo 1,6 4,00

Granito 3,5 8,75

Tecniche di isolamento di una parete perimetrale

PARETE A CASSAVUOTA CON INTERCAPEDINE INTERAMENTE

RIEMPITA DI MATERIALE ISOLANTE


PARETE A CASSAVUOTA CON INTERCAPEDINE

SOLO PARZIALMENTE RIEMPITA DA UN PANNELLO

DI MATERIALE ISOLANTE


ISOLAMENTO ESTERNO A CAPPOTTO


PARETE VENTILATA (COMPORTAMENTO ESTIVO)

PARETE VENTILATA (COMPORTAMENTO INVERNALE)

Trasmittanza termica di alcuni tipi di parete perimetrale

Trasmittanza termica di alcuni tipi di murature.

Esempi di calcolo per una parete a cassavuota

CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA DI UNA PARETE

A CASSAVUOTA MEDIANTE LE FORMULE INTRODOTTE

DALLA NORMA UNI EN ISO 6946/2008

Consideriamo il caso di una parete costituita da più strati con

intercapedine d’aria.


SIGNIFICATO E VALORE DELLE VARIABILI

FORMULA PER IL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA

Rsi Resistenza termica superficiale interna 0,10 m2 • K/W

Rse Resistenza termica superficiale esterna 0,04 m2 • K/W

λ1 Conduttività termica dell’intonaco interno 0,7 W/(m • K)

λ4 Conduttività termica dell’intonaco esterno 1,16 W/(m • K)

λ2 e λ3 Conduttività termica del mattone forato

dello strato interno e di quello esterno

0,4 W/(m • K)

Ra Resistenza termica dell’intercapedine

d’aria (in questo caso strato d’aria

verticale)

0,15 m2 • K/W

CALCOLO




A CASSAVUOTA MEDIANTE LE FORMULE PRECEDENTI

ALLA NORMA UNI EN ISO 6946/2008

Consideriamo il caso di una parete costituita da più strati con

intercapedine d’aria.




α1 Adduttanza interna 7,7 W/(m2 • K)

αe Adduttanza esterna 25 W/(m2 • K)





0,4 W/(m • K)

C Conduttanza termica dell’intercapedine

d’aria (in questo caso strato d’aria verticale)

6,4 W/(m2 • K)


CALCOLO


CONFRONTO

I risultati ottenuti differiscono leggermente a causa dei diversi valori che i

due metodi attribuiscono alla resistenza termica superficiale esterna Rse e a

quella dell’intercapedine d’aria Ra.

Calcolo con norma

UNI EN ISO

6946/2008

Calcolo con norma

precedente

Parete a

cassavuota

costituita da più

strati con

intercapedine d’aria

1,081 W/(m2 • K)

1,041 W/(m2 • K)

Esempi di calcolo per una parete con interposto isolante termico

CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA DI UNA PARETE CON

INTERPOSTO ISOLANTE TERMICO MEDIANTE LE FORMULE

INTRODOTTE DALLA NORMA


La sezione rappresenta una parete a cassavuota nella cui intercapedine è

stato interposto un pannello semirigido di fibra di roccia dello spessore di 5

cm.




Rsi Resistenza termica superficiale interna 0,10 m2 • K/W

Rse Resistenza termica superficiale esterna 0,04 m2 • K/W



λ2 e λ4 Conduttività termica del mattone forato dello strato

interno e di quello esterno

0,4 W/(m • K)

λ3 Conduttività termica dello strato di materiale

isolante

0,4 W/(m • K)

Ra Resistenza termica dell’intercapedine d’aria (in

questo caso strato d’aria verticale)

0,15 m2 • K/W

CALCOLO




CON INTERPOSTO ISOLANTE TERMICO MEDIANTE LE

FORMULE PRECEDENTI ALLA NORMA


La sezione rappresenta una parete a cassavuota nella cui intercapedine è

stato interposto un pannello semirigido di fibra di roccia dello spessore di 5

cm.




α1 Adduttanza interna 7,7 W/(m2 • K)

αe Adduttanza esterna 25 W/(m2 • K)





0,4 W/(m • K)

λ3 Conduttività termica dello strato di

materiale isolante

0,04 W/(m • K)

C Conduttanza termica dell’intercapedine

d’aria (in questo caso strato d’aria verticale)

6,4 W/(m2 • K)


CALCOLO

Dunque la presenza del materiale termocoibente ha sostanzialmente

dimezzato il valore della trasmittanza. Ovviamente, se lo spessore del

pannello fosse ancora maggiore, o se il pannello fosse costituito da

materiale dotato di una conduttività termica ancora minore, come, per

esempio, il poliuretano espanso (λ = 0,028 W/(m2 • K)), il valore della

trasmittanza si ridurrebbe ulteriormente, a tutto vantaggio del risparmio

energetico.



CONFRONTO

I risultati ottenuti differiscono leggermente a causa dei diversi valori che i

due metodi attribuiscono alla resistenza termica superficiale esterna Rse e a

quella dell’intercapedine d’aria Ra.

Calcolo con norma

UNI EN ISO

6946/2008

Calcolo con norma

precedente

Parete a cassavuota

costituita da più strati

con intercapedine

d’aria con

interposizione di uno

strato termoisolante

0,459 W/(m2 • K)

0,452 W/(m2 • K)

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