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PRESTAZIONI TERMOFISICHE PRESTAZIONI TERMOFISICHE DELLDELLrsquorsquoINVOLUCRO EDILIZIOINVOLUCRO EDILIZIO

E CARICHI TERMICIE CARICHI TERMICI

Fabio Sciurpi

Laboratorio di Fisica Ambientale

Dipartimento DIEF Via San Niccolograve 93 Firenze

fabiosciurpiunifiit

Le zone climatiche italianeLe zone climatiche italiane

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I gradi giornoI gradi giorno

Zone climatiche e gradi giornoZone climatiche e gradi giorno

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Zone climatiche e gradi giornoZone climatiche e gradi giorno

Dati climaticiDati climatici

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Radiazione solareRadiazione solare

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Il sistema edificio Il sistema edificio -- impiantoimpianto1 Edificio (involucro)

SISTEMA EDIFICIO - IMPIANTO

2 Impianto

1componenti opachi(parete verticale)

1componenti opachi(copertura pavimento)

3componenti finestrati 2ponti termici

LLrsquorsquoinvolucro dellinvolucro dellrsquorsquoedificioedificioLrsquoinvolucro edilizio costituisce la superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico ldquoedificiordquo ed ha la funzione di controllare i flussi di energia e massa al fine di garantire le condizioni di comfort negli ambienti confinati di contenere i consumi energetici e gli impatti dellrsquoambiente esterno

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)

Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)

Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Fattore di resistenza alla diffusione del vapore μ (-)

Indici di Inerzia termica

Trasmittanza termica U (Wm2K)

Formazione condensa

λ lt 0065WmK isolanti

009 ltλ lt 0065 deb isolanti

λ gt 009WmK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

Rappresenta lrsquoenergia che per conduzione attraversa nellrsquounitagrave di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t Definisce univocamente lrsquoattitudine di un materiale omogeneo e isotropo a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzioneFunzione dello stato fisico del materiale della temperatura della densitagrave della posa in opera

λ egrave per materiali omogenei o assimilabili (WmK)R = sλ resistenza termica (m2KW) ndash almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

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Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

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ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

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DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

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La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

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- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

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Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

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Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

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Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

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Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

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Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

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Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

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Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

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Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

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Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

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Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

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o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

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3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

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3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

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Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

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LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

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Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

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PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

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Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

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Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

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Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

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Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

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QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

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Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

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Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

2

I gradi giornoI gradi giorno

Zone climatiche e gradi giornoZone climatiche e gradi giorno

3

Zone climatiche e gradi giornoZone climatiche e gradi giorno

Dati climaticiDati climatici

4

Radiazione solareRadiazione solare

5

Il sistema edificio Il sistema edificio -- impiantoimpianto1 Edificio (involucro)

SISTEMA EDIFICIO - IMPIANTO

2 Impianto

1componenti opachi(parete verticale)

1componenti opachi(copertura pavimento)

3componenti finestrati 2ponti termici

LLrsquorsquoinvolucro dellinvolucro dellrsquorsquoedificioedificioLrsquoinvolucro edilizio costituisce la superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico ldquoedificiordquo ed ha la funzione di controllare i flussi di energia e massa al fine di garantire le condizioni di comfort negli ambienti confinati di contenere i consumi energetici e gli impatti dellrsquoambiente esterno

6

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)

Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)

Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Fattore di resistenza alla diffusione del vapore μ (-)

Indici di Inerzia termica

Trasmittanza termica U (Wm2K)

Formazione condensa

λ lt 0065WmK isolanti

009 ltλ lt 0065 deb isolanti

λ gt 009WmK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

Rappresenta lrsquoenergia che per conduzione attraversa nellrsquounitagrave di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t Definisce univocamente lrsquoattitudine di un materiale omogeneo e isotropo a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzioneFunzione dello stato fisico del materiale della temperatura della densitagrave della posa in opera

λ egrave per materiali omogenei o assimilabili (WmK)R = sλ resistenza termica (m2KW) ndash almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

7

Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

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Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

3

Zone climatiche e gradi giornoZone climatiche e gradi giorno

Dati climaticiDati climatici

4

Radiazione solareRadiazione solare

5

Il sistema edificio Il sistema edificio -- impiantoimpianto1 Edificio (involucro)

SISTEMA EDIFICIO - IMPIANTO

2 Impianto

1componenti opachi(parete verticale)

1componenti opachi(copertura pavimento)

3componenti finestrati 2ponti termici

LLrsquorsquoinvolucro dellinvolucro dellrsquorsquoedificioedificioLrsquoinvolucro edilizio costituisce la superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico ldquoedificiordquo ed ha la funzione di controllare i flussi di energia e massa al fine di garantire le condizioni di comfort negli ambienti confinati di contenere i consumi energetici e gli impatti dellrsquoambiente esterno

6

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)

Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)

Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Fattore di resistenza alla diffusione del vapore μ (-)

Indici di Inerzia termica

Trasmittanza termica U (Wm2K)

Formazione condensa

λ lt 0065WmK isolanti

009 ltλ lt 0065 deb isolanti

λ gt 009WmK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

Rappresenta lrsquoenergia che per conduzione attraversa nellrsquounitagrave di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t Definisce univocamente lrsquoattitudine di un materiale omogeneo e isotropo a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzioneFunzione dello stato fisico del materiale della temperatura della densitagrave della posa in opera

λ egrave per materiali omogenei o assimilabili (WmK)R = sλ resistenza termica (m2KW) ndash almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

7

Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

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Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

4

Radiazione solareRadiazione solare

5

Il sistema edificio Il sistema edificio -- impiantoimpianto1 Edificio (involucro)

SISTEMA EDIFICIO - IMPIANTO

2 Impianto

1componenti opachi(parete verticale)

1componenti opachi(copertura pavimento)

3componenti finestrati 2ponti termici

LLrsquorsquoinvolucro dellinvolucro dellrsquorsquoedificioedificioLrsquoinvolucro edilizio costituisce la superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico ldquoedificiordquo ed ha la funzione di controllare i flussi di energia e massa al fine di garantire le condizioni di comfort negli ambienti confinati di contenere i consumi energetici e gli impatti dellrsquoambiente esterno

6

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)

Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)

Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Fattore di resistenza alla diffusione del vapore μ (-)

Indici di Inerzia termica

Trasmittanza termica U (Wm2K)

Formazione condensa

λ lt 0065WmK isolanti

009 ltλ lt 0065 deb isolanti

λ gt 009WmK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

Rappresenta lrsquoenergia che per conduzione attraversa nellrsquounitagrave di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t Definisce univocamente lrsquoattitudine di un materiale omogeneo e isotropo a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzioneFunzione dello stato fisico del materiale della temperatura della densitagrave della posa in opera

λ egrave per materiali omogenei o assimilabili (WmK)R = sλ resistenza termica (m2KW) ndash almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

7

Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

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Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

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LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

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Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

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Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

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Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

5

Il sistema edificio Il sistema edificio -- impiantoimpianto1 Edificio (involucro)

SISTEMA EDIFICIO - IMPIANTO

2 Impianto

1componenti opachi(parete verticale)

1componenti opachi(copertura pavimento)

3componenti finestrati 2ponti termici

LLrsquorsquoinvolucro dellinvolucro dellrsquorsquoedificioedificioLrsquoinvolucro edilizio costituisce la superficie di controllo che delimita il sistema termodinamico ldquoedificiordquo ed ha la funzione di controllare i flussi di energia e massa al fine di garantire le condizioni di comfort negli ambienti confinati di contenere i consumi energetici e gli impatti dellrsquoambiente esterno

6

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)

Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)

Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Fattore di resistenza alla diffusione del vapore μ (-)

Indici di Inerzia termica

Trasmittanza termica U (Wm2K)

Formazione condensa

λ lt 0065WmK isolanti

009 ltλ lt 0065 deb isolanti

λ gt 009WmK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

Rappresenta lrsquoenergia che per conduzione attraversa nellrsquounitagrave di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t Definisce univocamente lrsquoattitudine di un materiale omogeneo e isotropo a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzioneFunzione dello stato fisico del materiale della temperatura della densitagrave della posa in opera

λ egrave per materiali omogenei o assimilabili (WmK)R = sλ resistenza termica (m2KW) ndash almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

7

Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

6

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)

Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)

Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Fattore di resistenza alla diffusione del vapore μ (-)

Indici di Inerzia termica

Trasmittanza termica U (Wm2K)

Formazione condensa

λ lt 0065WmK isolanti

009 ltλ lt 0065 deb isolanti

λ gt 009WmK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

Rappresenta lrsquoenergia che per conduzione attraversa nellrsquounitagrave di tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t Definisce univocamente lrsquoattitudine di un materiale omogeneo e isotropo a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per conduzioneFunzione dello stato fisico del materiale della temperatura della densitagrave della posa in opera

λ egrave per materiali omogenei o assimilabili (WmK)R = sλ resistenza termica (m2KW) ndash almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

7

Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

7

Confronto prestazioni termiche di alcuni isolantiConfronto prestazioni termiche di alcuni isolanti

UNI 10351 1994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagraveal vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

λm conduttivitagrave indicativa di riferimento in laboratorio alla t=20degCm maggiorazione percentuale (t=20degC UR=65) tiene conto di contenuto percentuale di umiditagrave invecchiamento costipamentoλ conduttivitagrave utile di calcolo

UNI EN 12524 2001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

λ conduttivitagrave termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)Coefficiente di conduzione o conduttivitCoefficiente di conduzione o conduttivitagraveagrave termica termica λλ

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

8

ConduttanzaConduttanza CC

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t

C egrave per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)R = 1C (m2KW)

(UNI 10355 - UNI 7357 ndash UNI 6946)

F=76s=24+4cmR=041 m2KW

F=66s=37cms malta=12cmR=106 m2KW

UNI 10355 1994 ldquoMurature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolordquoFornisce i valori delle resistenze termiche unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie di pareti e solai piugrave diffuse in Italia

UNI EN ISO 69461999 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica -Metodo di calcolordquo

Serve per determinare la potenza scambiata per trasmissione dallrsquoambiente interno a temperatura maggiore con lrsquoambiente esterno o con ambienti interni a temperatura minore ndash regime stazionario ndash (Wm2K)

λ per materiali omogenei o assimilabili (WmK)

C per materiali non omogenei o lame drsquoaria non ventilate (Wm2K)

1αi

CONV + IRRAG

1αe

CONV + IRRAG

α coefficiente di adduzione interno ed esterno (Wm2K)

Trasmittanza termica dei componenti opachiTrasmittanza termica dei componenti opachi

UNI EN ISO 69462008 ldquoComponenti e elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodo di calcolordquo

sjλj + 1Cj COND

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

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Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

9

DensitDensitagraveagrave o massa volumica o massa volumica ρ ρ (kgm(kgm33))

Massa volumica del materiale secco Usato come indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacitCalore specifico o capacitagraveagrave termica specifica ctermica specifica cp p (Jkg K)(Jkg K)

Quantitagrave di calore da fornire a pressione costante allrsquounitagrave di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperaturaRappresenta un indice della capacitagrave di un materiale di trattenere accumulare il calore Usato come un indice dellrsquoinerzia termica di un componente edilizio opaco

(UNI 12524)

Inerzia termicaInerzia termicaLrsquoanalisi del comportamento dellrsquoinvolucro opaco in regime dinamico tiene conto delle variazioni termiche che avvengono nel tempo (giorno-notte ecc)

SMORZAMENTO = attenuazione dellrsquoampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella esterna egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave lrsquoisolamento termico (λ)

SFASAMENTO = intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono allrsquointerno egrave tanto maggiore quanto maggiore egrave la capacitagrave termica volumica della muratura (ρcp)

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

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Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

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Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

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Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

10

La massa superficiale di un componente opaco si calcola con il seguente algoritmo

doveρ egrave la massa volumica dello strato i-esimo (materiale secco) che fa parte del componente espressa in kgm3

(UNI 10351 ndash UNI EN 1745)

s egrave lo spessore dello strato i-esimo che fa parte del componente espresso in m

Dlgs Dlgs 1922005 e smi 1922005 e smi La verifica dei componenti di involucro La verifica dei componenti di involucro -- massa superficialemassa superficiale

la sommatoria Σ deve comprendere tutti gli strati ad esclusione degli intonaci

(kgm2)

Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Ersquo il parametro che valuta la capacitagrave di una parete opaca di sfasare ed attenuare il flusso termico che la attraversa nellrsquoarco delle 24 ore definita e determinata secondo le norme UNI EN ISO 137862001 e successivi aggiornamenti

Indice di inerzia trasmittanza termica periodicaIndice di inerzia trasmittanza termica periodica

I dati richiesti per calcolare le caratteristiche termiche dinamiche sono- coefficiente di conduzione termica λ (WmK)- densitagrave ρ (kgm3)- calore specifico cp (Jkg K)

DPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b) del DLgs 1922005 e smirdquo

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

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Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

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Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

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Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

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Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

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Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

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Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

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Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

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Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

11

- Sfasamento (h)

Indice di inerzia UNI EN ISO 13786Indice di inerzia UNI EN ISO 13786

- Trasmittanza termica periodica YIE (Wm2K)Metodo delle ammettenze ndash matrice di trasferimento termico

- Fattore di decremento o di attenuazione (adimensionale)

Lasso di tempo tra la massima ampiezza di una causa e la massima ampiezza del suo effetto

Dipendono da caratteristiche ed ordine degli strati e dal periodo dellrsquoonda termica ma non dalle condizioni al contorno

rArr Permeabilitagrave al vapore acqueo δ (kgm s Pa)attitudine a trasmettere per diffusione il vapor drsquoacqua contenuto nellrsquoaria

rArr Resistenza al flusso di vapore Rv (m2 s Pakg) si ottiene come rapporto tra lo spessore dello strato e la permeabilitagrave del materiale Rv = sδ

rArr Coefficiente o Fattore di resistenza al passaggio del vapore μResistenza al passaggio del vapore riferita ad un uguale spessore drsquoaria

μ = δaria in quiete δmateriale

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

12

Caratteristiche igrometricheCaratteristiche igrometriche(UNI 10351- UNI 12524)

UNI103511994 ldquoMateriali da costruzione Conduttivitagrave termica e permeabilitagrave al vaporerdquoValori da utilizzare quando non esistano specifiche tecniche per il materiale

δa permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 0divide50 - campo asciutto (Glaser)δu permeabilitagrave al vapore nellrsquointervallo di UR 50divide95 - campo umidoPer tenere in considerazione le effettive condizioni di esercizio dei materiali

UNI EN 125242001 ldquoMateriali e prodotti per edilizia - Proprietagrave igrometriche -Valori tabulati di progettordquo

μ Fattore di resistenza al passaggio del vapore

Il confronto prestazioni igrometricheIl confronto prestazioni igrometriche

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Canapa Kenaf Fibre dicocco

Lana dipecora

Fibre dilegno

Sughero Fibra dicellulosa

Polistirene

Res

iste

nza

al fl

usso

di v

apor

e

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

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Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

13

Formazione di condensaFormazione di condensa

condensa interstizialecondensa superficiale

Fenomeno che comporta la condensazione del vapore acqueo contenuto nellrsquoaria quando questa subisce un raffreddamento a titolo costante fino ad arrivare alle condizioni di saturazione

- strutture poco isolate (es ponti termici)- strutture mal isolate (isolante malposizionato)- insufficienti ricambi drsquoaria- eccessiva produzione di vapore ed alta UR negli ambienti

La condensazione del vapor acqueo si verifica quando la pressione parziale (pv) raggiunge la pressione di saturazione (ps egrave funzione della temperatura) o quando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egrave inferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

tR t

UR

1 kcal = 4186 kJ

tp

CondensaCondensaQuando lrsquoaria viene a contatto con una superficie la cui temperatura egraveinferiore o uguale a quella di rugiada (tpletR)

t

URtR

tp

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

14

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Verifica del rischio di condensa interstiziale su base mensile

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Calcolo del quantitativo di condensa che si forma nel periodo invernale

Verifica di idoneitagrave della strutturaVerifica di idoneitagrave della struttura

Condensa interstiziale Condensa interstiziale ndashndash Metodo di GlaserMetodo di Glaser

Verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache sono limitate alla quantitagrave rievaporabile

(UNI EN ISO 13788)

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Inerzia termica

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

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Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

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Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

15

Ponti termiciPonti termiciUNI EN ISO 14683 2008 ldquoPonti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimentordquoSpecifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dellrsquoedificio

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO come parte dellinvolucro edilizio dove la resistenza termica altrove uniforme cambia in modo significativo per effetto di- compenetrazione di materiali con conduttivitagrave termica diversa nellinvolucro edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in ca attacco serramenti giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto)- discontinuitagrave geometrica nella forma della struttura (es angoli)

Ponti termiciPonti termici

I principali effetti negativi dei ponti termici sono

-perdite di calore anche oltre 20 del calore totale disperso da un ambiente

-condensazione superficiale tslttr

-formazione delle muffe un ponte termico a causa della contemporanea presenza di alta UR e bassa temperatura crea le condizioni ideali per la formazione di muffe

-danni alla superficie le variazioni cicliche della ts causano una polverizzazione dei materiali della struttura

- diminuzione del comfort abitativo quando la ts interna di una parte dellrsquoinvolucro (parete pavimentohellip) egrave inferiore di almeno tre gradi rispetto alla temperatura dellrsquoambiente si avverte una sensazione di disagio in prossimitagrave di tale superficie

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

16

Ponti termiciPonti termiciRappresentano disuniformitagrave di flusso termico dovuto alla forma geometrica (angolihellip) o a confluenza di materiali con prestazioni termiche diverse (strutture puntiformihellip)La variazione dei flussi termici conduce a una maggiore dispersione di calore e alla modifica della ts interna con conseguenti ts interne minori con possibile formazione di condensa superficiale

Locale Camera

Umiditagrave da ponte termico negli spigoli alti della parete esterna

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

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Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

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Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

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UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

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UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

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Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

17

Tipologie di ponti termici in ediliziaTipologie di ponti termici in edilizia

I ponti termici possono essere1 lineari ponte termico con una sezione trasversale uniforme in

una direzione2 puntuali ponte termico che non presenta sezioni trasversali

uniformi in nessuna direzione

(UNI EN ISO 14683)

Gf

LegendaR copertureB BalconiC AngoliF PavimentiIW Pareti interneP PilastriW Serramenti Gf Solaio a terra

Calcolo delle dispersioni dai ponti termiciCalcolo delle dispersioni dai ponti termici

Il problema del calcolo delle dispersioni si risolve aggiungendo una dispersione artificiale concentrata lungo le linee di discontinuitagrave Il flusso termico disperso da un ponte termico egrave caratterizzato dabull lunghezza del ponte termico L (m)bull coefficiente lineare di ponte termico Ψ (tabulato) (WmK)

Zona corrente(isoterme parallele)

Zona ponte termico

Assumono importanza tanto piugraverilevante quanto piugraveelevata egrave ΔT e tanto piugrave termicamente isolate sono le zone correnti

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

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Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

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Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

18

Le diverse tipologie di ponti termici vengono valutate con riferimento a quattro differenti possibili posizioni dello strato isolante (lo strato con maggiore resistenza termica)

bullsul lato esterno

bullnella parte intermedia

bullsul lato interno

bulluniformemente distribuito nella struttura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeNessun immagazzinamento del calore (annullamento inerzia) Rischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodallrsquointernordquo = rivestire internamente lrsquoinvolucro con un isolanteZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento dallIsolamento dallrsquorsquointernointerno

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

19

Isolamento in intercapedini

Muratura ldquoa cassettardquo = interporre allrsquointerno della cassetta formatasi dai due elementi di massa specifica elevata un prodotto isolante associato anche ad uno strato drsquoaria prevalentemente associata a strutture in ca

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cassettaIsolamento a cassetta

Rapiditagrave di messa a regime percheacute non egrave necessario riscaldare tutta la massa per raggiungere condizioni di regimeScarsa inerziaRischi di condensazione allrsquointerno della muratura uso di barriera al vapore sulla faccia calda dellrsquoisolantePonti termici necessitagrave attento studio dei nodi critici

Schermo avanzato anche ventilato

Eliminazione dei ponti termici

Eliminazione fenomeni di condensazione superficiale ed interstiziale

Massimo sfruttamento della massa termica della muratura con conseguenti valori maggiori della temperatura di parete

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Riduzione carichi estivi smaltire calore

Isolamento ldquoa capotto esternordquo = rivestire completamente lrsquoinvolucro con un prodotto isolante posto in opera senza soluzione di continuitagrave puograve essere associato sia a strutture in ca che in acciaio (tecnologie SR)

Zona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento a cappotto esternoIsolamento a cappotto esterno

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

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Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

20

Eliminazione fenomeni di condensazione interstiziale

Sfruttamento della massa termica della muratura

Buon comportamento in regime dinamico (alta inerzia ndash strutture pesanti)

Ponti termici condensa (temperatura di rugiada) muffe

Isolamento ldquodistribuitordquo = muratura omogenea ldquomonostratordquoZona corrente Zona corrente ndashndash Isolamento distribuitoIsolamento distribuito

Nodo tra parete esterna e solai di copertura

Atlante dei ponti termici Atlante dei ponti termici ndashndash UNI 14683UNI 14683

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

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Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

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UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

21

Attenzione ai ponti termiciAttenzione ai ponti termiciPer una struttura isolata ai limiti del 2010 le dispersioni attraverso le zone correnti della muratura sono confrontabili con quelle attraverso i ponti termici

Esempio zona D copertura piana di 100 msup2 con U2010 = 032 Wmsup2K

QT = 032 100 20 = 640 W

QPT = 065 40 m 20 = 520 W

Pari a circa lrsquo81 di QT

o Tipologia di isolamento a cassettaStrategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

oStrategia 1 riduzione ponti termici con tavella

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

22

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 2 riduzione ponti termici con isolante

030

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

o Tipologia di isolamento a cassettaoStrategia 3 riduzione ponti termici con isolante

Strategie di riduzione dei ponti termiciStrategie di riduzione dei ponti termici

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

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Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

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UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

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Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

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Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

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Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

23

3 CassonettoInfisso

T=10degC T=17degC

1 SolaioPilastro

2 Balcone

Controllo Ponti termici1Controllo Ponti termici1Principali tipologie di pt che possono fortemente influire sul comportamento termico della struttura (UNI EN ISO 146832001)

2attacco a terra

Controllo Ponti termici2Controllo Ponti termici2

1 copertura

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

24

3componenti finestrati

Controllo Ponti termici3Controllo Ponti termici3

Montaggio di opportuni sistemi di schermature solari esterni per il controllo del surriscaldamento per irraggiamento in regime estivo

Controllo Ponti termici5Controllo Ponti termici5

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

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Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

25

Le prestazioni dellLe prestazioni dellrsquorsquoinvolucroinvolucroComponenti opachiComponenti opachiCoefficiente di conduzione λ (WmK)Conduttanza C (Wm2K)Densitagrave ρ (kgm3)Calore specifico cp (Jkg K)Permeabilitagrave al vapor drsquoacqua δ (kgm s Pa)Trasmittanza termica U (Wm2K)

Ponti termiciPonti termiciCoefficiente lineare di ponte termico ψ (WmK)

Componenti trasparentiComponenti trasparentiTrasmittanza termica telaio Uf (Wm2K)Trasmittanza termica vetro Ug (Wm2K)Trasmittanza termica infisso completo Uw (Wm2K)Fattore solare g

Inerzia termica

Attraverso le superfici vetrate in regime invernale avvengono due modalitagrave di scambio di calore

bull Perdita di calore dallrsquointerno verso lrsquoesterno

bull Apporto di energia dallrsquoesterno verso lrsquointernoUwg

Componenti finestrati di involucro Componenti finestrati di involucro

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

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UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

26

Ug = trasmittanza vetrata

Uf = trasmittanza telaio

Ψg = trasmittanza distanziatore

(UNI EN ISO 10077-1 2002)Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro Trasmittanza termica U dei componenti finestrati di involucro

UW = Ag Ug + Af U f + Ig Ψg (Ag + Af ) (Wmsup2K)

UW

( )

Aspetti di scambio termicoAspetti di scambio termicopresi in esamepresi in esame

Bassa emissivitagrave

Gas speciali e frazionamento dellrsquointercapedine

Miglioramento di telai e distanziatori

radiativi

conduttivi

convettivi

Conduttivi di telaio e del bordo di unione

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

27

LLrsquorsquoevoluzione tecnologica evoluzione tecnologica bullbull Vetri sempliciVetri semplicibullbull Uso di doppi vetri uniti al perimetroUso di doppi vetri uniti al perimetrobullbull Uso di vetri stratificati ai fini acusticiUso di vetri stratificati ai fini acusticibullbull Incremento dellIncremento dellrsquorsquoisolamento termico isolamento termico

delldellrsquorsquointercapedine vetrataintercapedine vetratabullbull Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni Interventi sul telaio per ridurre le dispersioni

conduttive e aumentare la tenuta allconduttive e aumentare la tenuta allrsquorsquoaria anche aria anche ai fini acustici ai fini acustici

bullbull Trattamento superficiale dei vetri per ridurre Trattamento superficiale dei vetri per ridurre llrsquorsquoirraggiamentoirraggiamento

Vetro semplice

λ= 1 WmKUg = 6 Wmsup2K

Doppio vetro unito al perimetro (4-6-4)

λ= 0025 WmKUg = 33 Wm2K

Doppio vetro con vetri bassoemissivi

(4e=02-12-4) Ug=21 Wm2K(4e=02-12A-4) Ug=17 Wm2K

Doppio vetro con altri gas(4-15-4 con Argon)

Ug = 26 Wm2K

Triplo vetro(4-12-4-12-4)

Ug = 19 Wm2K

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

28

Vetro Singolo Vetrocamera

Ug [Wmsup2K] 560 280 120 065 035

-18degC 91degC 153degC 175degC 186degC

Valore g 092 080 062 048 045

Basso emmissivo

Doppio vetrocamera

Futuro sottovuoto o

multifoglio

Temperatura superficiale

-100

0

100

200

300

400

500

Perdite

Guadagni solari passivi

Perdite nette

Bila

ncio

ene

rget

ico

annu

ale

kWh

msup2

Guadagni netti

Miglioramento prestazioni dei vetri (vetrocamera triplo vetro ecc)Le temperature superficiali sono cosigravealte da non dare luogo a fenomeni di asimmetria radiante non causando quindi neacute fastidiosi scambi termici per irraggiamento neacutecorrenti drsquoaria no condensa

Trasmittanza termica U del vetroTrasmittanza termica U del vetro

Telai con taglio termico(listelli di poliammide)

Uf asymp 27 divide 3 Wmsup2K

Telai in PVCUf asymp 20 (PVC con profilo vuoto) divide28 Wmsup2K (con anima di metallo)

Telai in legnoUf asymp 19 divide 23 Wmsup2K

Telai PVC legno a taglio termico o

schiumati ndashUf=07divide08Wm2K

Trasmittanza termica U del telaioTrasmittanza termica U del telaio

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

29

PermeabilitPermeabilitagraveagraveallallrsquorsquoariaaria(UNI 12207)

Fattore solare gFattore solare g

Trattamento in faccia 2

Vetrata antisolareVetrata antisolareriflettenteriflettente

TL = 18 TL = 18

g = 22 g = 22

UUgg = 24 Wm= 24 Wmsup2sup2KK

Lrsquoenergia solare trasmessa g (o fattore solare) egrave il rapporto tra il flusso totale di energia che attraversa un componente trasparente e il flusso incidente sullo stesso egrave una grandezza adimensionale

(UNI EN 410 2000)

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

30

Il Decreto Legislativo 1922005 e Il Decreto Legislativo 1922005 e smismi

Principali verifiche da rispettare negli interventi ediliziPrincipali verifiche da rispettare negli interventi ediliziai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)ai sensi del DLgs 1922005 e smi (Allegato I)

(Sintesi proposta da ANIT ndash wwwanitit)

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

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Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

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Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

31

Tipologie di strutture da utilizzare nel rispetto del Dlgs 1922005 e smiIl Decreto 1922005 introduce la verifica dei seguenti parametri

Componenti opachi verticali ed orizzontali (pavimenti e coperture)bull verifica trasmittanza termicabull verifica formazione di condensa superficiale ed interstizialebull verifica capacitagrave inerzialebull controllo ponti termici

Componenti finestratibull verifica trasmittanza termica componente globalebull verifica trasmittanza termica vetro

I valori indicati come riferimento sono articolati in tre fasce temporalibull valori da adottare dal 1deg gennaio 2006bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2008bull valori da adottare dal 1deg gennaio 2010

Valori di trasmittanza U ( Wm2K) limite per lrsquoinvolucro al 2006 2008 e 2010 (UNI 6946)Verifica dellrsquoassenza di condensazioni superficiali e verifica che le condensazioni interstiziali delle pareti opache siano limitate alla quantitagraverievaporabile secondo la normativa vigente (UNI 13788) ndash All I comma 8

La verifica dei componenti di involucroRegime invernale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

32

Le chiusure trasparenti richiedono due verificheLe chiusure trasparenti richiedono due verifiche

Uw

Ug

Ad esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2KAd esempio nel 2011 zona D Ug le 19 Wmsup2K Uw le 24 Wmsup2K

2010

LLrsquorsquoinerzia termicainerzia termicaDPR 59 del 242009 ldquoAttuazione dellrsquoart4 comma 1 lettere a) e b)

del DLgs 1922005 e smirdquo

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

33

Carichi termici in regime Carichi termici in regime invernale ed estivoinvernale ed estivo

ldquoldquoEdificioEdificio--ImpiantoImpiantordquordquo come sistema termodinamico chiusocome sistema termodinamico chiuso- Equilibrio termodinamico

CONFINE

AMBIENTE ESTERNO o

CONTORNO

SISTEMA CHIUSO+Q

- L

- Trasformazione termodinamica

+L

- Q

- Convenzione termodinamica

1deg Principio della TermodinamicaLa variazione di energia totale uguaglia la quantitagrave netta di Q e L scambiate dallrsquoambiente al sistema durante la trasformazione

ΔEc + ΔEp + ΔU = Q - L [J]- sistema stazionario (immobile nello spazio)- trasformazioni cicliche (mantenere la temperatura fissa e costante)

- lavoro scambiato trascurabile

Q = 0

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

34

QuantitQuantitagraveagrave di calore in giocodi calore in gioco

- QT + Qi + QS - QV + QP = 0

QT = energia termica scambiata per trasmissione attraverso lrsquoinvolucro opaco trasparente e i pt verso ambienti esterni eo a T diversa (negativa o positiva)

radiatore

QP

QV

Qi = energia termica dovuta agli apporti interni gratuiti (positiva)QS = energia termica dovuta agli apporti solari gratuiti (positiva)

QS

QV = energia termica scambiata per ventilazione attraverso lrsquoinvolucro trasparente (negativa o positiva)

QT QT

QT

QT

QTQT

Qi Qi

QP = energia fornita dai terminali dellrsquoimpianto (positiva o negativa)

GeneralitGeneralitagraveagrave

Mantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoariaLrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

36

Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

35

Tipologia dei carichi termiciTipologia dei carichi termici

I carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Il dimensionamento degli impiantiIl dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

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Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

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UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

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UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

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Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

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Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

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Condizioni di progettoCondizioni di progetto

Allrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 26 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterneLe condizioni di progetto esterne

Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

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UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

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Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

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Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

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Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

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Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

37

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

38

UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

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Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

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Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

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Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

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UNI 10349

Azioni degli impiantiAzioni degli impianti

Il controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

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Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

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Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

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Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

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Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

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Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

39

Azioni in regime invernaleAzioni in regime invernale

bull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivoAzioni in regime estivo

bull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per differenze di temperatura e irraggiamento

bull Asportare il calore emanato dalle persone e altre fonti interne

bull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

40

Convenzione dei segniConvenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Carico termico per trasmissione verso lCarico termico per trasmissione verso lrsquorsquoesternoesterno

QT = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [ψ L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componenteψ = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

41

Carico termico per ventilazioneCarico termico per ventilazione

Una volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρa ca (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure

Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa ca = 034 (Whm3 degC)

UNI 10339

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

42

Ricambi dRicambi drsquorsquoariaariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici di affollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Carichi termici solariCarichi termici solari

Carico termico dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

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Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

43

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Contributo di apporti gratuitiContributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale

44

Carichi endogeni Carichi endogeni QiQi

Il ruolo del progettistaIl ruolo del progettista

Per quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

bull trasmittanza dei componenti opachi e trasparenti

bull ventilazione trasversale