Inerzia termica e capacità areica

 Il fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti di energia ci dice quanto è bravo un edificio a utilizzare gli apporti solari ed interni per diminuire la richiesta di riscaldamento.
Ogni casa utilizza gli apporti gratuiti di energia riducendo la richiesta di riscaldamento.

inerzia-termica-capacita-areica

Perchè non tutte le case riescono a sfruttare questi apporti gratuiti allo stesso modo?

Il fattore di utilizzazione dipende dall’inerzia termica della casa. Quindi il fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti è funzione del rapporto apporti/perdite e dell’inerzia termica dell’edificio.

Naturalmente l’inerzia termica della casa è importante nel periodo del riscaldamento (volano termico, temperature interne costanti, comfort), ma lo è forse di più nel periodo di climatizzazione, cioè in estate.

Perchè l’inerzia termica è importante d’estate?

Gli elementi interni orizzontali e verticali che sono in diretto contatto con l’aria interna (quindi con l’ambiente interno) in base ai materiali con cui sono stati costruiti e coibentati hanno tutti una struttura fatta di vari strati.

Ogni materiale ha una sua capacità termica:

la sua capacità termica ci dice quanto calore deve ricevere un materiale perchè la sua temperatura si innalzi di 1°K. Più denso è un materiale e più ha capacità termica!

Legno: densità 600 Kg/mc, capacità termica 726 KJ/mc °K

Mattone: densità 1.700 Kg/mc, capacità termica 1.360 KJ/mc °K

Cemento: densità 2.100 Kg/mc, capacità termica 1.760 KJ/mc °K

Conoscere la stratigrafia permette il calcolo della capacità termica areica della struttura.

Le qualità della struttura edile che migliorano la capacità termica areica sono:

  • la densità dei materiali (kg/mc)
  • lo spessore dei materiali
  • la capacità termica spcifica del materiale che trovate in ogni scheda tecnica del produttore: quella espressa in J/(kg K)

Quanto influisce lo spessore?

Lo spessore dei materiali da costruzione ha un ruolo importante fino ai 12 cm. se deve ricevere il calore da un solo lato. Pareti e solai con spessori pieni superiori a 8-16 cm. sono inutili da questo punto di vista, però una parete ovest investita dal sole e scaldata dall’interno perchè l’ambiente è abitato e vissuto necessita di almeno il doppio dello spessore per poter accumulare!

Questa capacità dell’edificio non ci fa solo risparmiare un po’ sul riscaldamento e ci aiuta a mantenere temperature più costanti, ci regala un buon comfort ambientale in estate.   In Italia, dove non fa solo freddo, è un aspetto direi di primaria importanza, anche se moltissimi progetti non ne tengono conto! Dobbiamo preoccuparci di avere un buon sfasamento, per non lasciare entrare il calore esterno nell’edificio ma non basta!

Se ho bassa capacità termica interna perchè le mie strutture hanno bassa capacità termica areica, non ho buone capacità di accumulo di energia ed è solo lì, nelle strutture, che potevo scaricare l’energia che portiamo e produciamo in casa d’estate (e non vorremmo avere!), allora soffriremo il caldo.

comportamento-edificio-in-fase-estiva

Come influire positivamente sul comportamento dell’edificio nella fase estiva?

La massa termica che avvolge e contiene lo spazio interno, aiuta molto a ridurre i picchi dei carichi dovuti all’energia che noi stessi produciamo all’interno e della radiazione del sole. Questa è la capacità areica di una struttura.

Non diamo attenzione solo alla trasmittanza, ad un certo valore U! Il nostro edificio funzionerebbe bene d’estate a patto che non vi siano carichi interni (quindi solo se la casa è disabitata) e non vi sia radiazione solare (mai vista un’estate senza sole!).

Alti valori di capacità termica areica = :-) d’estate! e d’inverno!

Dunque, la capacità termica interna di una casa è importante, migliora o peggiora in base al tipo di struttura e per capirla bisogna conoscere il tipo di composizione della struttura edile.

K1 (capacità termica areica interna) = kJ/(m2·K)

La capacità dell’involucro di una casa  a smorzare e ritardare l’arrivo del caldo dall’esterno dipende dalla capacità areica delle strutture.

 

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federico_sampaoli_espertocasaclimacom  ipha_member   articolo ideato, scritto e diretto da Federico Sampaoli, impegnato a favore delle persone, del comfort e dell’open information, titolare e caporedattore di espertocasaclima.com – blog di formazione e comunicazione online dal 2009.

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22 thoughts on “Inerzia termica e capacità areica

  1. Federico Sampaoli Post author

    Il mio dubbio è proprio sulla sua tenuta estiva ed invernale.
    Una casa in legno senza colle meriterebbe ben più coibentazione.
    meriterebbe anche guaine adatte e la progettazione della tenuta all’aria (se manca).

  2. Daniele M.

    dunque,
    casa in legno massiccio senza colle, tetto in legno ventilato,
    il tetto monofalda, con travetti sui quali è poggiato
    l’assito in abete da 2cm
    sul quale viengono poggiate
    le tavelle di argilla da 4+4 cm,
    poi vengono posati sulle tavelle dei controlistelli e tra i quali viene messa la canapa da 13 cm,
    sopra una guaina aperta al vapore
    poi una listellatura su cui vengono messe le tegole.
    per quanto riguarda i fissaggi non sono sceso nel dettaglio, ma è la struttura di un tetto già in commercio.
    Il mio dubbio è sulla sua tenuta estiva e invernale vista la trasmittanta e estiva vista la bassa massa e come eventualemete lo modificherebbe(zona D 1801 gradi gg)
    Strato. ——-Spessore.——- Cond.termica.——- Calore spec. —-Densità
    —————-m.———— W/mK.————– J/KgK.——- Kg/m3
    Tavolato. ——0.020.———– 0.130.————– 1700.——– 500
    Tavelle argilla. –0.080.———– 0.248. ————–1500.——– 1850
    Canapa. ——–0.130.———– 0.040. ————–1600.——– 36

    Sfasamento 9,77
    Trasmittanza 0,257
    Yie 0.038
    Fattore decremento 0.149
    capacità termica periodica lato interno k1 (riga 35 col H) 39 (col I) 58,8
    Capacità termica aerica (riga 34 col M) 246
    Massa superficiale 162,68
    Grazie

  3. Federico Sampaoli Post author

    ok. un po’ strana la stratigrafia di questo tetto…

    sull’assito le tavelle?
    cappa armata sulle tavelle?
    all’esterno la morbida canapa?
    tra moraletti immagino
    moraletti appoggiati direttamente sulle tavelle?
    fissaggio?
    guaine teli manti?

  4. Daniele M.

    Dunque
    capacità termica periodica lato interno k1 (riga 35 col H) 39 (col I) 58,8
    Capacità termica aerica (riga 34 col M) 246 (avevo toppato il valore del calore specifico del tavolato)
    Stratigrafia:
    Strato. Spessore. Cond.termica. Calore spec. Densità
    m. W/mK. J/KgK. Kg/m3
    Tavolato. 0.020. 0.130. 1700. 500
    Tavelle argilla. 0.080. 0.248. 1500. 1850
    Canapa. 0.130. 0.040. 1600. 36

    A cui poi manca lo strato d’aria per la ventilazione e le tegole
    Sfasamento 9,77
    Trasmittanza 0,257
    Yie 0.038
    Fattore decremento 0.149

  5. Daniele M.

    Ho verificato il valore della capacità aerica interna precisa è 256,49 e lo sfasamento preciso è di 9,89 h gli altri valori sono corretti, consideri che quanto ho detto deriva dalla seguente stratigrafia interno verso esterno, perline legno abete da 2 cm , doppia tavella di argilla da 25x25x4 cm per un totale di 8cm di spessore e 13cm di canapa a densità di 36kg/m3, va aggiunto poi lo strato di aria di ventilazione e le tegole . Il programma di calcolo è quello di mygreenbuildings.org.
    Ricevuta don.?
    Saluti

  6. Federico Sampaoli Post author

    non credo sia raggiungibile una capacità aerica interna pari a 255 kj/m2K, ci dev’essere un errore da qualche parte.

    170kg/m2 si riferisce alla massa superficiale

    la trasmittanza periodica è bassa e va bene

    la trasmittanza è sui valori limite di legge (dipende dalla zona climatica) quindi non va bene: è come i 4mm di un battistrada….

    sfasamento di 8ore è scarso

    meglio migliorare questo tetto

  7. Daniele M.

    Quindi,
    una capacità aerica interna pari 255kj/m2K
    con una massa di 170kg/m2,
    un Yie di 0,040 W/m2k,
    0,26 di trasmittanza
    con sfasamento di circa 8 ore
    e trasmittanza di 0,26
    per un tetto dovrebbero essere valori più che buoni per garantire una buona vivibilità estivo/ invernale.
    Provvedo più tardi a fare una don. Al blog
    Grazie

  8. Federico Sampaoli Post author

    alti valori e bassi valori è già un’idea per confrontare due cose diverse…

    ma per avere un buon termometro in testa le dico questo:
    un bel muro di laterizio pieno da 30cm offre capacità termica areica interna pari a 71 kJ/mqK
    quando vado a fare una coibentazione dall’interno faccio scendere questo valore ovviamente! perdo in parte la capacità!
    anche se uso fibra di legno e argilla!
    per esempio già 6cm di coibentazione interna portano a una capacità termica areica interna pari a solo 32 kJ/mqK

  9. Daniele M.

    Salve
    leggo con interesse i sui articoli, ma non essendo tecnico del settore e solo un “povero” committente vorrei capire, visto che non si parla mai di valori(numericamente parlando) ma solo di
    “…alti valori..” “..bassi valori..”,
    quale potrebbe essere un valore alto di “capacità termica areica interna” che indica una buona-ottima stratigrafia di parete o tetto?
    La ringrazio
    cordiali saluti

  10. Federico Sampaoli Post author

    mi sembra un progetto pieno di attenzione e d’amore. verrà bene.

    nelle pareti perimetrali non esterne (se verso altra proprietà) userei intonaco in argilla anzichè termointonaco (più leggero).
    i radianti sulle pareti esterne sarebbero perfetti per lavorare con l’argilla, ma un termotecnico vi deve assicurare che siano mq sufficienti.
    l’architetto che vi segue è certamente in grado di assistervi nel momento della posa dei serramenti: dovrebbero essere più all’interno possibile: in linea con la nuova coibentazione interna! evitando i ponti termici delle spallette.
    se possibile scegliete un triplo vetro già che per l’orientamento guadagni solari quasi non ce ne saranno!
    se possibile evitate le tapparelle con relativo cassonetto e relativi problemi di tenuta all’aria!
    se il condominio deve essere rispettato lasciate la sede esterna del rotolante come da stato di fatto, ma internamente sigillate e riempite! vista mare 24h su 24 :-)
    bene per la scelta del sovradimensionamento della vmc: lavorerà a regimi più bassi e silenziosi.
    prime di decidere la vmc andate a fondo sul tema filtri disponibii e installabili. che non siano da cappa cucina…
    risparmiate la cappa cucina tranquillamente, magari a favore dell’induzione. sempre che non siate amanti delle fritture o altri stili molto unti. il resto degli odori o dei profumi (a seconda dei punti di vista) se ne andranno magicamente con la normale vmc.
    se il soffitto è verso l’esterno l’architetto non può evitare la coibentazione.

  11. claudio carletti

    Sostegno al blog effettuato via paypal:-) Mi rendo conto che mantenere un blog cosi richieda molto tempo e passione!
    Allora le spiego un po il progetto:
    L’appartamento misura all’incirca 57 mq: sala con angolo cottura di circa 35 mq, bagno e camera da letto. Posizionato al terzo piano (condominio anni 70) di fronte al mare nella zona di Ancona, con le finestre rivolte a nord-est (sole solo mattutino dall’alba fino alle 10).
    L’intonaco e’ stato completamente rimosso da tutti i muri e quindi il nuovo intonaco in argilla andrà ad aggrapparsi direttamente sui mattoni forati.
    Nelle pareti perimetrali non esterne sara effettuato un termointonaco in argilla e paglia di 5 cm. Nelle pareti esterne aggiungero invece un cappotto interno in fibra di legno, quindi la stratigrafia dovrebbe essere: mattoni forati – leggero strato di argilla – cappotto termico – intonaco in argilla di 2 cm circa.
    Gran parte del muro perimetrale esterno della sala e’ occupato da un finestrone di 2,40 cm per 2,50 cm e da un’altra finestra che danno sul mare.
    Per questo si era pensato di spostare i termosifoni nelle altre pareti interne: uno su un muro e l’altro sul tramezzo di mattoni in terra cruda da costruire.
    Ma dopo la sua risposta al mio commento precedente mi sorge un dubbio: sarebbe meglio posizionare i radianti sulle pareti esterne?
    Magari con un impianto a parete sopra i pannelli in fibra di legno e ricoprire poi d’argilla? Ovviamente sfruttando i pochi spazi liberi rimasti sulla parete esterna..
    Per quanto riguarda l’intonaco, il progetto lo sta seguendo un’architetto della zona specializzato nelle costruzioni in paglia (www.caseinpaglia.it). Quindi a maggio verranno effettuati gli intonaci e il pavimento in terra cruda in autocostruzione con l’aiuto di uno specialista. Da quello che ho capito verra acquistata l’argilla di cava e la sabbia separatamente e poi mischiate direttamente in cantiere con la paglia per creare il termointonaco. Dovrebbero esistere delle miscele di intonaco d’ argilla già preparate ma l’idea era quella di creare il tutto da zero.
    Per il tramezzo in mattoni e’ ancora da decidere se acquistarli già fatti oppure produrre anche quelli in autocostruzione..
    Le finestre saranno sostituite con finestre termiche e i cassettoni con nuovi cassettoni isolati. Ma soprattutto andrò a smurare le soglie di marmo così da eliminare i ponti termici del davanzale.
    Vorrei venisse effettuata una posa della finestra in stile casa-clima ma dopo aver chiesto diversi preventivi mi sono reso conto che e’ una cosa abbastanza nuova da noi e molti rivenditori rimangono sorpresi dalle mie richieste mettendomi in guardia dai costi troppo elevati.
    In realtà non credo che i costi per una posa in opera stile casa-clima sia così elevata perché basterebbero solo pochi nuovi accorgimenti per fare un bel lavoro.
    A cosa si riferiva riguardo alla malta termica? Anche perché le vecchie finestre credo siano attaccate direttamente sul muro senza controtelaio…
    Infine verra montata una vmc con recupero di calore a controsoffitto.
    La macchina dovrebbe essere sovradimensionata, proprio perché non esistono vmc per un’appartamento così piccolo (almeno mi hanno detto).
    Il modello che l’ idraulico mi ha proposto e’ un recuperatore di calore canalizzato statico air pur 200 mc/h della tecnosystem. Non riesco in realtà a trovare molte informazioni in internet su questo modello, ma la tecnosystem dovrebbe corrispondere alla zehnder per il mercato italiano.
    In pratica le bocchette di estrazione dell’aria dovrebbero essere una in cucina, una in bagno e una sotto la doccia (perché separata dal bagno). La cosa che mi chiedevo e’ se a questo punto posso non mettere la cappa sopra i fornelli perché basta la vmc: lei cosa ne pensa?
    Infine il controsoffitto dovrebbe essere in cartongesso ma sto cercando anche altre soluzioni magari un po più ecologiche e traspiranti, anche perché sopra il mio appartamento c’e il terrazzo di un’attico, quindi non vorrei che sul soffitto nascosto dal controsoffitto possa formarsi della muffa.

    La ringrazio per l’attenzione e per ogni eventuale suggerimento.
    Claudio

  12. Federico Sampaoli Post author

    grazie per i complimenti, servono a proseguire…
    il piccolo progetto di restauro è corretto.
    quando verranno tolte le vecchie finestre e forse sarà necessario ripristinare un po’ il dente dove alloggiava il vecchio falso telaio è l’occasione di usare una malta termica.
    mi aspetto naturalmente un grasso & grosso sostegno al blog :-) !!!
    http://espertocasaclima.com/contatti/donazioni/
    L’idea del termosifone sul tramezzo non è buona. Dovete sempre ragionare così: il termosifone funziona bene solo se è sistemato in una parete fredda e dunque può svolgere bene la sua azione convettiva e in parte radiante. Ecco perchè se possibile si installano sotto le finestre (non in nicchia) o su pareti esterne (più fredde).
    Il tramezzo in mattoni in terra cruda svolgerà comunque il compito di fornetto! cioè di volano termico.

    Quale intonaco in argilla avete trovato?
    Quali mattoni in terra cruda avete trovato?
    Farete un fai da te?
    In che zona si trova l’appartamento?

  13. Claudio carletti

    Buonasera e complimenti per il blog e per le informazioni che sta divulgando per la felicita di noi interessati.
    Sto ristrutturando un piccolo appartamento e dopo aver rimosso tutto l’intonaco andrò a riintonacare con l’argilla.
    In più cambierò le finestre e installerò una vmc con recupero di calore (tutte dritte che ho preso da questo blog:-)). Volevo costruire un tramezzo di mattoni in terra cruda a vista e li collocarci uno dei termosifoni. L’idea era quella di utilizzare i mattoni in terra cruda perche avendo inerzia termica si riscaldano e fanno un’effetto fornetto. Ha senso quello che vorrei fare o potrebbe essere addirittura controproducente? Ossia che i mattoni avendo inerzia termica mi catturano il calore dei termosifoni freddando l’ambiente?
    Grazie per l’aiuto
    Claudio

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