ISOLAMENTO TERMICO DI TIPO RADIANTE Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Ingegneria Industriale, Sezione di Fisica Tecnica prof.ssa Cinzia

ISOLAMENTO TERMICO DI TIPO RADIANTE

Università degli Studi di Perugia

Dipartimento di Ingegneria Industriale, Sezione di Fisica Tecnica

prof.ssa Cinzia Buratti

Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti

SOMMARIO

• Presentazione dei risultati di prove sperimentali termiche

effettuate su materiali isolanti di tipo radiante nel periodo gennaio –

marzo presso il Laboratorio di Acustica del Dipartimento di

Ingegneria Industriale

•Analisi teorica delle prestazioni termiche di isolanti radianti e

confronto con materiali isolanti tradizionali


MATERIALE ISOLANTE DI TIPO RADIANTE TESTATO

• È stato sottoposto a test in laboratorio l’isolante termoacustico per pareti

esterne ed interne ISOLIVING® della ditta SAME s.r.l;

• Il materiale oggetto di indagine è basato sulla tecnologia dei film flessibili

radianti in alluminio a bassa emissività, termosaldati in continuo, posti su

supporto di film a bolle;

• Esso è stato inserito nell’intercapedine di una parete doppia in muratura, lasciando tra il materiale isolante e gli strati un’intercapedine d’aria: grazie alla presenza delle intercapedini d’aria, il materiale trasmette calore per irraggiamento; l’alluminio posto sulle due facce dell’isolante riflette l’energia termica incidente nell’ambiente dal quale proviene: quella dei locali abitati verso i locali stessi, quella dell’ambiente esterno verso l’esterno.


PARETE IN MURATURA CON ISOLANTE RADIANTE TESTATA

Stratigrafia:

• intonaco in malta cementizia, dello spessore di 0,01 m;

• parete in laterizio realizzata con mattoni forati, posati con asse dei fori

orizzontale e legati con giunti orizzontali continui in malta cementizia;

spessore nominale = 0,12 m;

• listelli biadesivi dello spessore di 0,025 m, disposti verticalmente e

fissati alla parete di laterizio per mezzo di chiodi in acciaio;

• materiale isolante semi-rigido di tipo radiante ISOLIVING®, spessore

nominale totale = 8 mm;

• intercapedine d’aria dello spessore di 0,025 m;

• parete in laterizio realizzata con mattoni forati, spessore nominale =

0,08 m;

• intonaco in malta cementizia, dello spessore di 0,01 m.


CAMPAGNA SPERIMENTALE

•Misura della resistenza termica in laboratorio con il metodo del

termoflussimetro in condizioni di regime stazionario, in conformità

alla norma UNI EN 1934 Prestazioni termiche degli edifici.

Determinazione della resistenza termica per mezzo del

metodo della camera calda con termoflussimetro - Murature;


MISURE TERMICHE


MISURE TERMICHE IN LABORATORIO

Principio della metodologia Parete piana:Il flusso termico (quantità di calore per unità di tempo e unità di superficie, W/m2) trasmesso attraverso la parete è proporzionale alla differenza di temperatura (T1 – T2) tra le due facce della parete:

Q/A = q = H (T1 – T2)

in cui H (W/m2K) è la trasmittanza della parete e 1/H = R (m2K/W) è la sua resistenza termica.

Grandezze misurate e calcolate:Misurando q , T1 e T2 si può calcolare R

Per materiale omogeneo e isotropo H = /s = conducibilità termica del materiale (W/mK).

s

NOTTE

s

GIORNO



Principio della metodologia

Grandezze misurate:

Temperatura dell’aria Umidità relativa

Flusso termico

Velocità dell’aria Intervallo di acquisizione: 10

minuti

Principio del metodo:l’instaurarsi di un gradiente di temperatura tra le due camere provoca un flusso termico attraverso il campione che le separa: dalla conoscenza delle temperature superficiali e del flusso termico si calcola la resistenza termica

PC

Temperatura superficiale



Apparato sperimentale Le camere climatiche:

Camera fredda V= 62,79 m3

Condizionatore SAECO 8EHpotenza frigorifera 2350 W

Camera Calda V= 53,36 m3

Potenza elettrica continua: 1,5 kWPotenza elettrica termostatata: 2 kW

Vista esterna

Apertura per l’alloggiamento del campione

Il campione di prova è schermato dalle emissioni radianti presenti nelle camere per mezzo di pannelli in polistirolo posti ad opportuna distanza dalla parete



Metodologia di misura

Sulle superfici del Campione di prova vengono individuate:

Sezione di misura 50 cm x 50 cm

Sezione di guardiala cui larghezza è correlata allo spessore del campione

Sensori:

Numero minimo di termoresitenze: 21 (di cui 9 nella sezione di misura e 12 nella sezione di guardia)

Termoflussimetri: devono essere collocati in modo da rendere rappresentativa la misura, soprattutto se il campione è disomogeneo



Strumentazione di misura

Termoflussimetri:

Sistemi di acquisizione dati:

Babuc/A

Babuc/M

Delta-Logger

Termoresistenze:

BST 101 BST 110 PT4

HFP BSR 240



Risultati Prova in condizioni di regime

stazionario: T aria Camera calda 40,5°C T aria Camera fredda 17°C

Oscillazioni del flusso termico: i valori del flusso oscillano intorno al valore medio e sono da imputare alle variazioni di temperatura dell’aria in camera calda, dovute ai cicli di accensione e spegnimento delle stufe elettriche

ΔT > 20°C (EN 1934)

12

13

14

15

16

17

18

19

20

02/0

2 21

:30:

53

02/0

2 22

:00:

53

02/0

2 22

:30:

53

02/0

2 23

:00:

53

02/0

2 23

:30:

53

03/0

2 00

:00:

53

03/0

2 00

:30:

53

03/0

2 01

:00:

53

03/0

2 01

:30:

53

03/0

2 02

:00:

53

03/0

2 02

:30:

53

03/0

2 03

:00:

53

03/0

2 03

:30:

53

03/0

2 04

:00:

53

03/0

2 04

:30:

53

03/0

2 05

:00:

53

03/0

2 05

:30:

53

03/0

2 06

:00:

53

03/0

2 06

:30:

53

03/0

2 07

:00:

53

03/0

2 07

:30:

53

03/0

2 08

:00:

53

03/0

2 08

:30:

53

03/0

2 09

:00:

53

W/m

q

flusso termico

16

20

24

28

32

36

40

44

24/0

1/20

06 1

3.40

24/0

1/20

06 1

7.00

24/0

1/20

06 2

0.20

24/0

1/20

06 2

3.40

25/0

1/20

06 3

.00

25/0

1/20

06 6

.20

25/0

1/20

06 9

.40

25/0

1/20

06 1

3.00

25/0

1/20

06 1

6.20

25/0

1/20

06 1

9.40

25/0

1/20

06 2

3.00

26/0

1/20

06 2

.20

26/0

1/20

06 5

.40

26/0

1/20

06 9

.00

26/0

1/20

06 1

2.20

26/0

1/20

06 1

5.40

26/0

1/20

06 1

9.00

26/0

1/20

06 2

2.20

27/0

1/20

06 1

.40

27/0

1/20

06 5

.00

27/0

1/20

06 8

.20

27/0

1/20

06 1

1.40

27/0

1/20

06 1

5.00

°C

T aria camera calda T aria camera fredda



Risultati

Parete in condizioni stazionarie

T aria camera calda= 40,5°C

T aria camera fredda= 17°CT sup. camera calda= 37,8°CT sup. camera fredda= 20,2°CFlusso termico= 16,8 W/m2

3737,5

3838,5

3939,5

4040,5

4141,5

42

T ar

ia c

. fre

dda

(°C) (

16

16,5

17

17,5

18

18,5

19

19,5

T ar

ia c

. fre

dda

(°C) (

T aria camera caldaT aria camera fredda

3535,5

3636,5

3737,5

3838,5

02/0

2 21

:30:

53

02/0

2 22

:00:

53

02/0

2 22

:30:

53

02/0

2 23

:00:

53

02/0

2 23

:30:

53

03/0

2 00

:00:

53

03/0

2 00

:30:

53

03/0

2 01

:00:

53

03/0

2 01

:30:

53

03/0

2 02

:00:

53

03/0

2 02

:30:

53

03/0

2 03

:00:

53

03/0

2 03

:30:

53

03/0

2 04

:00:

53

03/0

2 04

:30:

53

03/0

2 05

:00:

53

03/0

2 05

:30:

53

03/0

2 06

:00:

53

03/0

2 06

:30:

53

03/0

2 07

:00:

53

03/0

2 07

:30:

53

03/0

2 08

:00:

53

03/0

2 08

:30:

53

03/0

2 09

:00:

53

03/0

2 09

:30:

53

T su

p. c

. cal

da (°

C) (

19,520

20,521

21,522

22,523

T su

p. c

. fre

dda

(°C

) (

T sup. camera calda

T sup. camera fredda

14

15

16

17

18

19

20

02/0

2 21

:30:

53

02/0

2 22

:00:

53

02/0

2 22

:30:

53

02/0

2 23

:00:

53

02/0

2 23

:30:

53

03/0

2 00

:00:

53

03/0

2 00

:30:

53

03/0

2 01

:00:

53

03/0

2 01

:30:

53

03/0

2 02

:00:

53

03/0

2 02

:30:

53

03/0

2 03

:00:

53

03/0

2 03

:30:

53

03/0

2 04

:00:

53

03/0

2 04

:30:

53

03/0

2 05

:00:

53

03/0

2 05

:30:

53

03/0

2 06

:00:

53

03/0

2 06

:30:

53

03/0

2 07

:00:

53

03/0

2 07

:30:

53

03/0

2 08

:00:

53

03/0

2 08

:30:

53

03/0

2 09

:00:

53

W/mq flusso termico



Calcolo della resistenza termica

j

j

j

jse,jsi,jt, q

ΔT

q

TTR

[m2 K/W]

nella quale:Tsi,j = T. sup. camera calda misurata nel j-esimo istanteTse,j = T. sup. camera fredda misurata nel j-esimo istanteqj = Flusso termico misurata nel j-esimo istante

qΔT

Rt

m

*t q

ΔTR

In ogni generico istante di acquisizione:

Verifiche di accettabilità: Flusso termico di sbilanciamento 2

EN 1934 prescrive: 2’ 2% di 1

2” 2% di 1

Massime oscillazioni di T. aria:

semiampiezza 2% T



Resistenza termica

05,1

q

TRt 04,1*

mt q

TR

• la trasmittanza: U = 1/RT = 0,82 W/m2K

A partire da Rt e dalle resistenze termiche superficiali si possono valutare le seguenti proprietà termiche:

• la resistenza termica totale: • RT = Rsi + Rt + Rse = 1,22 m2K/W

Resistenza termica (m2 K/W)

• La differenza tra i due valori è minima, pari a circa l’ 1%

I valori dei termini Rsi e Rse possono essere reperiti nella norma UNI 10344.


VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE



•PARETE 1, con isolante tradizionale: laterizio forato 12 cm, intercapedine con 2

cm d’aria e 4 cm di lana di roccia ( = 0.038W/mK), laterizio forato da 8 cm

•PARETE 2, con isolante di tipo radiante: laterizio forato 12 cm, intercapedine

d’aria 2,5 cm, isolante radiante 1 cm, intercapedine d’aria 2,5 cm, laterizio forato

8 cm;

•PARETE 3, con laterizio forato 12 cm, intercapedine d’aria 6 cm, laterizio forato

8 cm.Ipotesi:•Conducibilità termica equivalente mattoni forati 0,5 W/m K;•Emissività superfici pareti 0,8;•Emissività alluminio 0,03;•Approssimazione di scambio di calore per adduzione (convezione + irraggiamento) tra le superfici dei forati e l’isolante radiante e per conduzione attraverso lo strato di isolante radiante, nel caso dell’intercapedine di tipo radiante;•Approssimazione di scambio di calore per conduzione nel caso dell’isolante tradizionale.



Situazioni ipotizzate:

•Estate ( Tint= 26°C)

•Radiazione solare: 250 W/mq, 500 W/mq, 1000 W/mq;

• T int-est: 0-25°C;

•Inverno ( Tint= 20°C)

•Radiazione solare: 50 W/mq, 100 W/mq;

• T int-est: 5-35°C;

Grandezze calcolate:

•Flusso termico che attraversa la parete

•Temperature all’interno della parete


VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE - Risultati

ESTATE

Flusso termico vs T

Radiazione solare H = 500 W/m2

0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25

Differenza di temperatura T (°C)

Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2)

isolante radiante lana di roccia aria

Flusso termico vs T


0

10

20

30

40

50

60

0 5 10 15 20 25


Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2)




ESTATE

Flusso termico vs T


0

10

20

30

40

50

60

70

80

0 5 10 15 20 25


Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2 )




ESTATE

Il flusso termico che attraversa la parete si riduce circa del 60% rispetto all’intercapedine d’aria e del 9% rispetto all’intercapedine con lana di roccia

Test = 34 °C

0

10

20

30

40

50

60

250 500 1000

Radiazione solare H (W/m2)

Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2)




INVERNO

Flusso termico vs T


-50

-40

-30

-20

-10

0

5 10 15 20 25 30 35


Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2)


Flusso termico vs T


-50

-40

-30

-20

-10

0

5 10 15 20 25 30 35


Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2)




INVERNO

Il flusso termico che attraversa la parete si riduce circa del 60% rispetto all’intercapedine d’aria e del 9% rispetto all’intercapedine con lana di roccia

Test = 0°C

-25

-20

-15

-10

-5

0

50 100

Radiazione solare H (W/m2)

Flu

sso

ter

mic

o q

(W

/m2)



CONCLUSIONI

•La misura della resistenza termica effettuata rispetta le prescrizioni della EN

1934 e soddisfa le verifiche di accettabilità. Il valore di RT è di 1,22 m2 K/W

•La valutazione teorica delle prestazioni termiche in regime stazionario mostra una riduzione del flusso termico che attraversa la parete per la parete con isolante radiante rispetto ad un parete con isolante tradizionale in intercapedine

•Il materiale isolante di tipo radiante testato presenta buone proprietà di isolamento termico.

• Per valutare sperimentalmente le proprietà di isolamento radiante del materiale e verificare i risultati del modello di calcolo occorre effettuare misure in opera, in regime variabile e in presenza di irraggiamento solare diretto.

Università degli Studi di Perugia

Dipartimento di Ingegneria Industriale

Grazie per l’attenzione

prof. Cinzia Buratti

web-site: www.unipg.it/~cotana/fisicatecnica/default.htm

e.mail: [email protected]

8/13 maggio 2006Centro Congressi Umbria Fiere

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