Università Politecnica delle MarcheUniversità Politecnica delle Marche

Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture DACSDACS

Sezione Architettura Tecnica

L'Efficacia di una buona L'Efficacia di una buona

Inerzia Termica Inerzia Termica

delle Paretidelle Pareti

Strategie per un Involucro Edilizio Sostenibile: Ventilazione e Inerzia TermicaStrategie per un Involucro Edilizio Sostenibile: Ventilazione e Inerzia Termica

10 Febbraio 2009

Ing. Andrea Ursini CasalenaIng. Andrea Ursini Casalenahttp://www.mygreenbuildings.org

Protocollo di Kyoto - 2005

Sistemi di Raffrescamento Passivo

Ridurre almeno del 5% le emissioni di CO2 a livello mondiale nel 2008-2012

Importanza delle caratteristiche climatiche del luogo

DIRETTIVA 2002/91/CEsul rendimento energetico

degli edificiUnione europea

Problemi di comfort

Sistemi di condizionamento dell’aria

priorità per

riduzione

obbligo al risparmio energetico

D.lgs. 311/2006

Fase invernale

in ITALIA

introduzione di elevatirequisiti su:

Isolamento termico edifici (U = trasmittanza W/mqK)

Fase estiva

recepisce solo una parte della Direttiva 2002/91/CE

Approccio superficiale al Approccio superficiale al problema del comfort estivo problema del comfort estivo e dell’inerzia termica e dell’inerzia termica dell’involucro ediliziodell’involucro edilizio

RISPARMIO ENERGETICO IN FASE INVERNALE

Fabbisogno energetico riscaldamento invernale(Epi =kWh/mqanno)

ma…ma…

Non si considerano gli Non si considerano gli effetti dei carichi termici effetti dei carichi termici interni (persone, radiazione interni (persone, radiazione diffusa, elettrodomestici…)diffusa, elettrodomestici…)

Linee guida nazionali

ES

TA

TE

Sostituzione limite sulla Ms >= 230 kg/mq con:

Yie = U x fd <= 0,12 W/mqK(pareti)

Trasmittanza Termica PeriodicaTrasmittanza Termica Periodica

Radiazione diffusa

Temperatura aria

Yie

UNI EN ISO 13786:2008

?Carichi termici interni

PROBLEMA:

<= 0,20 W/mqK(coperure)

trasmittanza termica stazionariatrasmittanza termica stazionaria

fattore di attenuazione

Problema della Trasmittanza Termica Periodica

Yie = U x fd Possibilità di realizzare pareti super Possibilità di realizzare pareti super isolate e a bassa massaisolate e a bassa massa

Yie <= 0,12 W/mqKYie <= 0,12 W/mqK

0,12 = 1 x 0,120,12 = 1 x 0,12 0,12 = 0,12 x 10,12 = 0,12 x 1UU fdfdYieYie UU fdfdYieYie

Alta massaAlta massacon poco isolamentocon poco isolamento

Bassa massaBassa massacon alto isolamentocon alto isolamento

==

SECONDO LE SECONDO LE LINEE GUIDALINEE GUIDA

Considerare la Considerare la

(Cip) kJ/mqK(Cip) kJ/mqK

Importanza del comfort e dei carichi termici interni in fase estivaImportanza del comfort e dei carichi termici interni in fase estiva

Da nostri studi risulta:Da nostri studi risulta:

1) La Trasmittanza Termica Periodica è efficace nel limitare i carichi 1) La Trasmittanza Termica Periodica è efficace nel limitare i carichi termici provenienti dall’esternotermici provenienti dall’esterno

2) La Trasmittanza Termica Periodica non garantisce comfort in fase 2) La Trasmittanza Termica Periodica non garantisce comfort in fase estiva in presenza di carichi termici interniestiva in presenza di carichi termici interni

Radiazione diffusa

Carichi InterniCarichi Interni

CAPACITÀ TERMICA AREICA PERIODICA INTERNA

un’opportunitàun’opportunità

UNI EN ISO 13786:2008

assunzione CASO DI STUDIO REALEassunzione CASO DI STUDIO REALE

1) MONITORAGGIO1) MONITORAGGIO

2) SIMULAZIONE E SETTAGGIO DEL MODELLO ANALITICO CON I DATI DEL 2) SIMULAZIONE E SETTAGGIO DEL MODELLO ANALITICO CON I DATI DEL MONITORAGGIOMONITORAGGIO

- condizione climatichecondizione climatiche (Palermo, Ancona, Cuneo)(Palermo, Ancona, Cuneo)

- destinazione d’uso (scuola, residenza)destinazione d’uso (scuola, residenza)

- carichi termici internicarichi termici interni

- involucro edilizioinvolucro edilizio

3) ANALISI PARAMETRICHE PER:3) ANALISI PARAMETRICHE PER:

SCUOLA

condizioni interne

condizioni climatiche temperatura

superficiale

Studio di differenti tipi di parete:Studio di differenti tipi di parete:

5 pareti fittizie al fine di rispettare i limiti sulla trasmittanza termica periodica 5 pareti fittizie al fine di rispettare i limiti sulla trasmittanza termica periodica e stazionaria e stazionaria

A parità di A parità di Yie = 0,10Yie = 0,10 W/mqK, abbiamo diversi spessori di massa e W/mqK, abbiamo diversi spessori di massa e isolamento termicoisolamento termico

U < 0,4 W/mqK U < 0,4 W/mqK (Ancona)(Ancona) Yie < 0,12 W/mqK Yie < 0,12 W/mqK

RISULTATI:RISULTATI:

- U condiziona fortemente il comportamento termico delle paretiU condiziona fortemente il comportamento termico delle pareti

- Il comportamento migliore si manifesta con la parete che ha il più basso Il comportamento migliore si manifesta con la parete che ha il più basso valore di trasmittanza termica stazionaria.valore di trasmittanza termica stazionaria.

Fase InvernaleFase Invernale

Limitare la trasmittanza termica periodica permette di:Limitare la trasmittanza termica periodica permette di:

- limitare i carichi termici esterni (radiazione solare, …)limitare i carichi termici esterni (radiazione solare, …)

- Limitare i consumi per la climatizzazione estiva ed invernaleLimitare i consumi per la climatizzazione estiva ed invernale

U=0,39W/m2K

U=0,26

U=0,17

U=0,15U=0,13

N

Settimana 18-24 Gennaio

14

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18

19

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01/18 00:10:00 01/19 00:10:00 01/20 00:10:00 01/21 00:10:00 01/22 00:10:00 01/23 00:10:00 01/24 00:10:00

Tem

pera

tura

superf

icia

le inte

rna [

°C]

P1 P2 P3 P4 P5

A parità di Yie non si notano differenze significative tra le 5 tipologie di A parità di Yie non si notano differenze significative tra le 5 tipologie di parete. Quindi Yie sembra funzionare come parametro di controllo in queste parete. Quindi Yie sembra funzionare come parametro di controllo in queste particolari condizioni.particolari condizioni.

Fase Estiva (Fase Estiva (senza carichi termici interni, condizioni fittiziesenza carichi termici interni, condizioni fittizie))

Ancona - Settimana 18-24 Giugno - Y12 = 0,10 Senza carichi

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06/18 00:10:00

06/18 12:10:00

06/19 00:10:00

06/19 12:10:00

06/20 00:10:00

06/20 12:10:00

06/21 00:10:00

06/21 12:10:00

06/22 00:10:00

06/22 12:10:00

06/23 00:10:00

06/23 12:10:00

06/24 00:10:00

06/24 12:10:00

Tem

pera

tura

su

perf

icia

le i

nte

rna s

ud

[°C

]

P1 P2 P3 P4 P5 Temperatura aria esterna

N

Se si considera l’influenza di:Se si considera l’influenza di:

-COMFORTCOMFORT (Temp. superficiale., Temp. operativa., Asimmetria radiante)

-CARICHI TERMICI INTERNICARICHI TERMICI INTERNI (persone, elettrodomestici, radiazione diffusa)(persone, elettrodomestici, radiazione diffusa)

Bassi valori di inerzia termica = oscillazioni elevate della temperatura = Bassi valori di inerzia termica = oscillazioni elevate della temperatura = basso comfort termicobasso comfort termico

Fase Estiva (Fase Estiva (con carichi interni, condizioni reali, scuolacon carichi interni, condizioni reali, scuola))

N

È necessaria l’È necessaria l’ Inerzia Termica Interna Inerzia Termica Interna

Ancona - Settimana 18-24 Giugno - Y12 = 0,10

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06/18 00:10:00

06/18 12:10:00

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06/19 12:10:00

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06/20 12:10:00

06/21 00:10:00

06/21 12:10:00

06/22 00:10:00

06/22 12:10:00

06/23 00:10:00

06/23 12:10:00

06/24 00:10:00

06/24 12:10:00

Tem

per

atu

ra s

up

erfi

cial

e in

tern

a su

d [

°C]

P1 P2 P3 P4 P5 Temperatura aria esterna

Influenza inerzia termica Influenza inerzia termica del tetto nel comfortdel tetto nel comfort

Temperatura superficiale interna copertura - 18-24 giugno - Scuola

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06/18 00:10:00

06/18 23:30:00

06/19 22:50:00

06/20 22:10:00

06/21 21:30:00

06/22 20:50:00

06/23 20:10:00

06/24 19:30:00

°C

T1 T2

Le condizioni ambientali Le condizioni ambientali interne sono condizionate interne sono condizionate

dalla posizione dell’isolante dalla posizione dell’isolante termicotermico

Temperatura operativa piano sottotetto - 18-24 giugno - Scuola

20

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28

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06/18 00:10:00

06/18 23:30:00

06/19 22:50:00

06/20 22:10:00

06/21 21:30:00

06/22 20:50:00

06/23 20:10:00

06/24 19:30:00

°C

T1 T2

Capacità Termica Areica Periodica Interna Capacità Termica Areica Periodica Interna (Cip):(Cip):

- Cip esprime l’effettiva capacità di accumulo termico di una parete- Cip esprime l’effettiva capacità di accumulo termico di una parete

Il valore Cip, calcolato in base alla norma UNI EN ISO 13786:2008, descrive il Il valore Cip, calcolato in base alla norma UNI EN ISO 13786:2008, descrive il comportamento dell’involucro edilizio. Esso tiene conto della profondità di comportamento dell’involucro edilizio. Esso tiene conto della profondità di penetrazione dell’onda termica.penetrazione dell’onda termica.

|Y12| = 0,10

0.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

P1 P2 P3 P4 P5

Tra

smitt

anza

ter

mic

a st

azio

naria

/fat

tore

di

atte

nuaz

ione

0.00

20.00

40.00

60.00

80.00

100.00

120.00

140.00

160.00

Cap

acità

ter

mic

a ar

eica

inte

rna

perio

dica

Trasmittanza termica stazionaria Fattore di attenuazione

Capacità termica areica interna periodica

- Un alto valore di Cip contribuisce a ridurre la temperatura superficiale - Un alto valore di Cip contribuisce a ridurre la temperatura superficiale della paretedella parete

Nella fase estiva, se avremo elevati valori di carico termico interno, Nella fase estiva, se avremo elevati valori di carico termico interno, sarà molto importante fissare degli alti valori di Cipsarà molto importante fissare degli alti valori di Cip

Temperatura superficiale media giornaliera - Minime, medie e massime per scuola e residenza - 23 Giugno

R2 = 0.89

R2 = 0.94

26.0

27.0

28.0

29.0

30.0

0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00

Capacità termica areica interna periodica [KJ/m2K]

Tem

per

atu

ra s

up

erfi

cial

e p

aret

e su

d [

°C]

Media residenza Min residenza Max residenza Media scuolaMin scuola Max scuola Poli. (Max residenza) Poli. (Media residenza)Poli. (Min residenza) Poli. (Media scuola) Poli. (Max scuola) Poli. (Min scuola)

Capacità Termica Areica Periodica Interna Capacità Termica Areica Periodica Interna (Cip):(Cip):Per ottenere un accettabile livello di comfort, le pareti devono avere alti valori di CipPer ottenere un accettabile livello di comfort, le pareti devono avere alti valori di Cip

0

50

100

150

200

250

0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60Spessore [m]

Cap

acit

à t

erm

ica a

reic

a i

nte

rna p

eri

od

ica [

KJ/

m2

K]

Blocco cls Einstein Mattoni pieni Gasbeton

Poroton Blocco arg esp

Riteniamo che sia necessario fissare dei valori limite Riteniamo che sia necessario fissare dei valori limite inferiori per la Cip al fine di:inferiori per la Cip al fine di:

- Garantire delle pareti con sufficiente massa termica sul lato internoGarantire delle pareti con sufficiente massa termica sul lato interno

=> questo contribuisce all’accumulo termico migliorando il comfort interno => questo contribuisce all’accumulo termico migliorando il comfort interno

- Svavorire la realizzazione di involucri edilizi caratterizzati da Svavorire la realizzazione di involucri edilizi caratterizzati da isolamento termico interno e/o senza massa inerziale isolamento termico interno e/o senza massa inerziale

=> queste soluzioni non contribuiscono all’accumulo termico=> queste soluzioni non contribuiscono all’accumulo termico

Cip

Spessore

Radiazione Diretta

Temperatura Aria

Radiazione Diffusa

CipCip

La Cip potrebbe essere il parametro da affiancare alla La Cip potrebbe essere il parametro da affiancare alla trasmittanza termica periodicatrasmittanza termica periodica

Ottima indicazione sulla Bontà della PareteBontà della Parete

Controllo Comfort e ConsumiControllo Comfort e Consumi in fase estiva

YieYie

Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione

Ing. Andrea Ursini CasalenaIng. Andrea Ursini Casalenahttp://www.mygreenbuildings.orghttp://www.mygreenbuildings.org

Università Politecnica delle Università Politecnica delle MarcheMarchehttp://www.univpm.ithttp://www.univpm.it