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Per calcolare i parametri termici di una stratigrafia

Per calcolare i parametri termici di una stratigrafia, ma anche per conoscere solamente la trasmittanza e lo sfasamento termico dobbiamo inserire alcune caratteristiche del materiale che stiamo utilizzando, o che forse utilizzeremo.

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Ma questi parametri sono sempre descritti nelle schede tecniche?

E soprattutto, quali sono?

  • la conducibilità,
  • il calore specifico,
  • e aggiungerei anche il fattore di resistenza al passaggio del vapore (almeno possiamo calcolarci il valore Sd per capire come verrà gestita la migrazione del vapore).

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La maggior parte delle volte, il materiale che stiamo valutando riporta bene nella scheda tecnica le proprietà termofisiche che cerchiamo: questi dati infatti accompagnano la marcatura CE e dovranno essere poi opportunamente corretti per tenere conto delle reali condizioni in cui opereranno secondo UNI EN ISO 10456.

Altre volte manca il dato del calore specifico… Chi sa perchè.

Può capitare anche di reperire con difficoltà la densità del materiale (kg/mc), e senza questo dato non si può proseguire (questo vale spesso per le lane di vetro).

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E’ stata aggiornata anche la Norma UNI 10351 nel 2015: Materiali e prodotti per edilizia – Proprietà termoigrometriche – Procedura per la scelta dei valori di progetto. E’ in vigore dal 25 giugno 2015. La norma

  • fornisce il metodo per il reperimento dei valori di riferimento per conduttività termica, resistenza al passaggio del vapore e calore specifico dei materiali da costruzione in base all’epoca di installazione.
  • integra quanto non presente nella UNI EN ISO 10456 con particolare riferimento ai materiali isolanti per l’edilizia a seconda se siano o meno dotati di marcatura CE.

In conclusione, prima di metterci al lavoro e “dare i numeri” facciamo buona ricerca e troviamoci tutti i dati importanti ad eseguire i calcoli!

Io naturalmente faccio così, ed ogni volta che utilizzo un materiale vado ad aggiornare il mio “data base materiali” che piano piano è diventato lunghissimo (e utilissimo): si tratta di un semplice foglio di calcolo dove in cima alle colonne ho scritto i dati che mi servono..

nome materiale: Spessore (s) [m] Conduttività termica (l) [W/mK] Resistenza termica [mqK/W] Calore specifico (c) [J/kgK] Densità (?) [kg/m3] Permeabile al vapore ? Potere fonoisolante Rw dB

Se mi capita di avere fretta e non possiedo uno dei dati che sto cercando, scriverò in corsivo un numero “molto affidabile” che avrò copiato da un materiale gemello! E’ un modo per distinguere i dati “dichiarati” dal produttore dai dati “dedotti” con un po’ di logica.

Se fate spesso questo lavoro, consiglio caldamente di iniziare un data base materiali, che si arricchirà di settimana in settimana diventando un autorevole aiutante di studio. Nelle colonne libere di destra suggerisco di aggiungere il nome del cantiere perchè il nostro cervello abbina spesso un certo materiale ad un certo cantiere e le ricerche diventano semplici e veloci.

Se invece vi sentirete smarriti quando il data base materiali oltrepasserà le 1000 righe, come nel mio caso, oppure siete appena rientrati da un viaggio intorno al mondo e a stento ricordate il nome di quel tal cantiere dove avevate scelto di utilizzare quel tal pannello isolante, non vi resta che la scorciatoia di “cerca”: cmd f

calcolare-parametri-termici-stratigrafia-trasmittanza-calore-specifico-vapore

Cosa utilizzate per i vostri fogli di calcolo? ancooora Excel?

Lasciate perdere, spiccate il volo, migrate verso Calc, il foglio elettronico tuttofare che avete sempre desiderato, graaatis:

calcolare-parametri-termici-stratigrafia-trasmittanza-calore-specifico-vapore-4

 Salvate i vostri documenti nel formato OpenDocument, lo standard internazionale per i documenti di ufficio. Questo formato, basato su XML, è uno standard aperto: ciò significa che non siete legati a CALC. Potete aprire i vostri documenti con qualsiasi programma compatibile con OpenDocument.

Con CALC, inoltre, potete leggere tutti i vostri precedenti documenti Microsoft Excel (compresi quelli creati con Microsoft Excel 2007) e salvare il vostro lavoro nei formati Microsoft Excel per inviarli a chi è ancora legato ai prodotti Microsoft. Se essi desiderano solo vedere il risultato del vostro lavoro, usate piuttosto il formato PDF (Portable Document Format, .pdf) – non è necessario comprare altro software.

         

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Lettura dei capitolati d’offerta per case in legno a telaio o in x-lam

Durante la lettura dei capitolati d’offerta, specialmente quelli redatti dai costruttori di case in legno, sia a telaio che in x-lam, capita di leggere commenti esaltanti sulle caratteristiche delle strutture e dei materiali impiegati.

Io preferisco un capitolato molto schematico e sintetico con disegni in 3D ad un capitolato romanzato (il dono della sintesi… che forse nemmeno io possiedo!).

Lettura dei capitolati offerta per case in legno a telaio o in xlam

Beh non mi dilungo, voglio solo ricordare a chi riceve un capitolato d’offerta per la sua futura casa in legno che:

  • non è l’isolante termico che garantisce una maggiore massa superficiale (kg/mq), ma la densità del pannello isolante (kg/mc).
  • non è la massa superficiale (kg/mq) ad assicurare un ottimo isolamento in inverno, ma la conduttività termica (W/mK) del pannello.
  • non è solo la massa superficiale (kg/mq) ad assicurare un ottimo isolamento in estate, ma un alto valore di calore specifico (J/kgK) del pannello (lana di roccia 1030 J/kgK ; fibra di legno 2100 J/kgK).

Analizzare un capitolato d’offerta è importante! proprio in questa fase è ancora molto semplice fare variazioni e migliorare le stratigrafie per ottenere un edificio perfetto anche in periodo estivo.

Isolare tanto per consumare poco siamo capaci tutti. Isolare con materiali salubri e progettare stratigrafie che offrano tanto comfort interno in periodo estivo

            

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Coefficienti di resistenza termica R e di trasmittanza termica U

I Coefficienti di resistenza termica R e di trasmittanza termica U sono due valorei che spesso vengono pubblicati insieme ad esempi pratici di applicazione di materiali termoisolanti in funzione degli spessori.

Quindi succede che

  • in qualche ricerca si trovi il materiale X con esempi di spessori applicati a dimostrazione della resistenza termica R che si ottiene
  • in qualche ricerca si trovi il materiale Y con esempi di spessori applicati a dimostrazione della trasmittanza termica U che si ottiene

Senza masticare giornalmente queste grandezze ci si trova un po’ spiazzati e in confusione nel momento del confronto e della scelta del materiale isolante!

Le cose sono più semplici di quanto appaiano:

premesso che

  • ogni strato di materiale ha una resistenza termica che dipende dalla conducibilità termica di tale materiale e dallo spessore che si posa
  • ogni strato di materiale disperde una certa quantità di energia

resistenza termica R = mqK/W che si calcola dividendo spessore per conducibilità termica  m/(W/mK)

trasmittanza termica U = W/mqK che si calcola dividendo conducibilità termica per spessore (W/mK)/m che non è altro che 1/R

infatti se abbiamo un solo strato di materiale omogeneo e ci viene detto che ha una certa trasmittanza termica U, ma noi vorremmo conoscere la sua conducibilità termica per capire se si tratta di un materiale termoisolante spinto o no, è sufficiente moltiplicare la trasmittanza termica per lo spessore U*m.

Spesso vi sarà capitato di scegliere tra diversi massetti leggeri termoisolanti confezionati, quelli che vanno a riempire gli strati dove passano gli impianti e che poi ricevono il massetto dove si poserà che so.. il legno o la piastrella o altra finitura interna per pavimenti. I produttori spesso preparano delle tabelle per i confronti – ora saprete leggere con più consapevolezza e destrezza tutti quei numeri – ecco un esempio di tabella con riportati gli spessori del sottofondo termoisolante in riferimento a 7 diversi prodotti in sacco da miscelare:

  • le prime 7 righe rappresentano la resistenza termica R = mqK/W in funzione dei cm. di spessore di ogni materiale
  • le 7 righe sotto rappresentano la trasmittanza termica U = W/mqK in funzione dei cm.  di spessore di ogni materiale

Coefficienti di resistenza termica R e di trasmittanza termica U

            

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La migrazione del vapore, meglio una valutazione dinamica

L’analisi del rischio condensa superficiale e interstiziale è obbligatoria per tutti gli interventi sull’involucro. Di solito le verifiche statiche basate sul diagramma di Glaser (norma UNI EN ISO 13788) forniscono una sovrastima del fenomeno.

La norma UNI EN 15026 propone un metodo sofisticato basato su un’analisi dinamica della migrazione del vapore attraverso gli strati di una struttura, e in effetti si avvicina di più al fenomeno nella realtà: la valutazione in regime variabile tiene conto delle variazioni orarie ambientali interne ed esterne e anche delle caratteristiche di igroscopicità dei materiali ( i “buoni” materiali).

Per non andare in cerca di guai, iniziamo subito con una corretta progettazione igrotermica dettata dal buon senso e da una certa sensibilità per i “buoni” materiali!  Poi decidiamo se verificare il lavoro con il metodo tradizionale (Glaser) o con metodi più avanzati (analisi dinamiche).

La verifica dinamica serve proprio per capire e valutare la bontà di un progetto di isolamento dall’interno.

migrazione del vapore in una valutazione dinamica

Quindi è possibili prevedere il rischio di condensa? Certo – con uno dei metodi sopra descritti!

Ma se voglio fare pochi errori ed evitare calcoli che non sono capace di fare, quanto mi devo preoccupare della condensa?

Dipende.

Se mi metto a coibentare dall’interno con materiali isolanti poco adatti protetti da barriere al vapore, sicuramente sto preparando una stratigrafia rischiosa (se il palloncino si buca, scoppia!).

Se invece sono stato molto attento alla scelta iniziale dei materiali e sono stato in grado di trovarne con buona conducibilità capillare, con ottime proprietà igroscopiche che permettono il normale e diffuso trasporto del vapore nei due sensi a seconda della stagione (verso l’esterno in periodo di riscaldamento e verso l’interno in periodo estivo), allora posso stare molto più tranquillo sul problema della condensa.

Il vapore entra nel pacchetto isolante per tutto il periodo invernale, ma sarà libero di asciugare nel periodo estivo: è una cosa completamente naturale e non dannosa e soprattutto non insidiosa.

Impieghiamo più tempo nella scelta dei materiali piuttosto che ai mezzi per fermare il vapore: il risultato sarà qualitativamente migliore.

Una delle criticità del modello di verifica di Glaser è proprio la sua sottovalutazione delle buone caratteristiche dei buoni materiali.

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L’assorbimento d’acqua nei materiali termoisolanti

La preoccupazione di ogni progettista è l’assorbimento d’acqua dei materiali.

Quando ragioniamo sui materiali per coibentazione troviamo nelle schede tecniche di pannelli molto igroscopici la descrizione del livello di assorbimento d’acqua sopportabile.

La determinazione dell’assorbimento d’acqua dei materiali termoisolanti deve essere conforme alla norma europea EN 1609, metodo A (EN 1609: 1996-11 Thermal insulation products for building applications – Determination of short-term water absorption by partial immersion).

Per esempio l’assorbimento d’acqua medio per materiali con densità 30-60 kg/mc e spessore 10cm deve stare tra i 14,5 e i 35,19 kg per metroquadro.

misuratore di umidità assoluta

Con un misuratore di umidità assoluta con sensore sferoidale metallico è possibile fare misurazioni non invasive all’interno dei materiali fino ad una profondità di 4cm. Eccone uno abbastanza economico:

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Umidità dei componenti edilizi

Sembra non esserci umidità. Pare asciutto.

Un elemento, una struttura, un materiale edile, il piede di una muratura, il massetto… si possono tutti misurare! In diversi modi e anche professionalmente. Con tecniche e strumenti più costosi (penso ad uno strumento digitale di misurazione dell’umidità a microonde con visualizzazione permanente in tempo reale dei valori relativi all’umidità dei materiali fino a 30 cm di profondità, per esempio il T650, con il rilevamento a reticolo di valori relativi all’umidità delle superfici ed in profondità), ma anche con semplici igrometri digitali per la misurazione dei valori dell’umidità di materiali in cantiere.

Quindi, per fare delle valutazioni più serie e soprattutto dei confronti in tempo reale, dotatevi di un igrometro tascabile per la misurazione dell’umidità contenuta nei materiali da costruzione.

Se non volete perdere tempo in ricerche potete ordinare questo InLine® Igrometro digitale per la misurazione dei valori dell’umidità:

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Comfort in numeri

Comfort in casa per tutti! Diamo i numeri secondo la ISO7730:

  • 20° C per la temperatura dell’aria interna
  • 26° C per la temperatura di una superficie radiante come fonte di riscaldamento
  • 60% di umidità relativa interna
  • 0,5 metri al secondo per l’aria in movimento

comfort

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Joule, filastrocca da imparare memoria

L’unità di misura del calore è il Joule [ J]

Watt e Joule come si possono mettere insieme?

joule unità di misura calore

1 kWh, energia, vale 1000 Watt ora

1 Watt ora = 3600 Watt secondo

1 Watt secondo = 1 Joule

quindi

1 Watt ora = 3600 Joule

1 kWh = 3600 kJ

 

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Teli manti guaine, freno o barriera al vapore?

Ogni giorno che passa i committenti diventano sempre più esperti nel campo dell’edilizia, nel campo della coibentazione e di tutti gli argomenti che ci girano in torno.

I costruttori e gli addetti ai lavori (proprio quelli che hanno accesso libero al cantiere) invece spesso fanno ancora confusione. adesso qualcuno mi vorrà strozzare, il rischio è il mio mestiere.

Oggi ho trovato delle belle icone… e ho deciso di rubarle per scrivere questo articolo:

 telo traspirante

Un telo traspirante è molto aperto alla diffusione del vapore e solitamente è impermeabile all’acqua e al vento.

 barriera al vapore

Una barriera al vapore non permette la diffusione del vapore e sicuramente è anche impermeabile all’acqua.

freno al vapore

Un freno al vapore indica che il telo permette solo ad una certa quantità di vapore di passare e può essere impermeabile all’acqua e al vento. E’ il valore sd che ci dice quanto vapore può passare: quindi indica se si tratta di un forte freno al vapore o di un debole freno al vapore. Leggere sd = 0,09metri significa che ha la capacità di resistenza alla diffusione del vapore pari a 9cm di un ipotetico strato d’aria.

resistono anche alla pioggia battente

Altri manti, o teli, resistono anche alla pioggia battente, pur garantendo la diffusione del vapore!

Vi prego di non chiamare un telo “freno o barreira a vapore”. Solo le locomotive andavano a vapore! ..usate “al vapore”

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Stimare la trasmittanza U con la temperatura superficiale interna

Un lettore mi ha chiesto << non posso conoscere la trasmittanza della parete misurando la temperatura superficiale? >>.

Ha ragione il lettore, molti probabilmente vorrebbero conoscere questo dato: quanto disperde la mia parete? qual’è il valore di trasmittanza U espresso in W/mqK? riesco a calcolarlo?

calcolo empirico della trasmittanza

Possiamo fare così:

forza! carta e matita:

per misurare la temperatura superficiale non scegliamo un punto troppo sfavorevole troppo vicino ad un ponte termico altrimenti registriamo un dato troppo inferiore al dovuto: evitiamo gli angoli, i contorni delle finestre, le zone basse e quelle in alto dove il solaio fa abbassare la temperatura notevolmenete.

Trasmittanza termica U = (temperatura interna 20°C – Temperatura superficiale interna) / (Rsi (che vale 0,13 mqK/W per flusso termico orizzontale)) * (temperatura interna 20°C – temperatura esterna)

Misurando la temepratura superficiale interna dei muri di casa abbiamo scoperto essere pareti (ad esempio di 30cm di spessore in laterizio pieno) con Trasmittanza termica U pari a 1,80 W/mqK circa.

Per misurare la temperatura superficiale senza contatto, con laser, dovreste avere in casa un termometro ad infrarossi, ce ne sono di tanti tipi e ormai non costano grosse cifre. Acquistatene uno che vi convince, può servire in diverse altre occasioni! e per comprendere meglio i difetti dell’edificio.

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Progettare la temperatura superficiale interna

Non sarete mica tra quelli che… prima si fa la casa, poi si trasloca, poi si fa il brindisi col progettista e poi un bel giorno si mettono a calcolare se le pareti esterne garantiscano o no un buon comfort negli ambienti !?!

calcolo temperatura superficiale interna

Non è solamente la temperatura superficiale delle pareti perimetrali a garantire comfort: altri aspetti concorrono alla sensazione di benessere in casa. Certamente le superfici interne dei muri e la loro temperatura giocano un ruolo molto importante!

Calcolare la temperatura superficiale interna in fase progettuale è possibile? Quanti grattacapi in meno nella vita dell’edificio! Quanta meno muffa!

forza! carta e matita, adesso si calcola:

Temperatura superficiale interna = temperatura interna 20°C – (trasmittanza * Rsi (che vale 0,13 mqK/W per flusso termico orizzontale)) * (temperatura interna 20°C – temperatura esterna)

Prendiamo una casa con pareti di 30cm di spessore in laterizio pieno: U= 1,80 W/mqK circa, anche peggio.

  • 20°C – (1,80 * 0,13) * (temperatura interna 20°C – temperatura esterna 0°C)  = Temperatura superficiale interna
  • 20°C – (0,234) * (20°C )  = Temperatura superficiale interna
  • 20°C – (4,68)  = Temperatura superficiale interna
  • 15,32 °C  = Temperatura superficiale interna

Questo risultato è direttamente dipendente anche dalla temperatura esterna che in questo calcolo ho volutamente indicare con zero gradi. La temperatura esterna minima di progetto è quella utilizzata nella progettazione degli impianti di riscaldamento e nella coibentazione degli edifici ed è la minima delle medie delle decadi annuali più fredde registrate nella località.

Sapete tutti che i comuni hanno caratteristiche climatiche molto diverse tra loro e da quelle del capoluogo.

Qui trovate le Temperature esterne invernali di progetto.

Ovviamente per gli elementi costruttivi disomogenei il calcolo è ben più laborioso.

Per misurare la temperatura superficiale senza contatto, con laser, dovreste avere in casa un termometro ad infrarossi, ce ne sono di tanti tipi e ormai non costano nulla. Acquistatene uno che vi convince, può servire in diverse altre occasioni!

            

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Classe energetica per negati, Edizioni Bignami

L’architetto Davide Reggiani, Studio a Barcellona, ha spiegato in poche righe come interpretare la classe energetica di un edificio. E’ articolo da Edizioni Bignami:

bignami classe energetica casa

La certificazione energetica nazionale, o Attestato di Certificazione Energetica (ACE), è obbligatoria da qualche anno.

Gli edifici si distinguono in varie classi energetiche (A B C D E F G) che consentono di poter confrontare l’efficienza energetica di un immobile rispetto ad un altro.

Tra tutti gli indici presenti nell’ ACE, il più importante è il fabbisogno annuo di energia termica (ET), che rappresenta la quantità di energia termica richiesta per la climatizzazione invernale ed estiva.

L’energia termica ET rappresenta quindi la qualità dell’involucro edilizio (pareti, coperture, solai contro terra, serramenti, etc.).

Quanto minore è il fabbisogno di Energia Termica, tanto minore sarà la quantità di energia necessaria per mantenere il comfort termico all’interno dell’edificio (20ºC in Inverno e 25-26ºC in Estate).

L’unitá di misura di questo indice è il kWh/mq anno (chilowattora per metro quadrato e anno).

Esempio: se abbiamo un edificio di 100 mq con un fabbisogno di Energia Termica per il riscaldamento di 30 kWh/mqa , per mantenere il comfort nella stagione invernale avremo bisogno di 30 * 100 mq = 3.000 kWh.

Questi 3.000 kWh possono essere prodotti in maniera più o meno efficiente a seconda del sistema di riscaldamento e del combustibile utilizzato, con fonti rinnovabili o meno (e questo inciderà sull’ EP – Indice di Energia Primaria dell’edificio), ma rimane evidente che quanto minore sarà il valore di fabbisogno di Energia Termica tanto più efficiente e “risparmioso” sarà il nostro edificio.

La cosa più importante è ridurre il più possibile il fabbisogno di Energia Termica di un edificio progettando bene l’involucro e solo in seguito dotarlo di impianti efficienti (ed economici), eventualmente basati su fonti rinnovabili, per coprire questo piccolo fabbisogno energetico residuo.

Un edificio ben progettato e costruito a regola d’arte nel rispetto di tutte le prescrizioni e degli accorgimenti utili a ridurre al minimo il fabbisogno di Energia Termica avrà un’ottima classe energetica.

Ci si può avvalere dell’aiuto e dei servizi di alcuni enti indipendenti che propongono certificazioni volontarie (che non sostituiscono ma integrano la certificazione energetica nazionale) in grado di garantire, attraverso una serie di controlli sul progetto e sul cantiere, l’effettiva qualità costruttiva ed energetica dell’edificio.

La certificazione energetica nazionale, proprio a causa della mancanza di controlli sul progetto e sul cantiere, non è in grado di garantire l’effettiva qualità di un edificio.

Due tra le più rinomate certificazioni energetiche volontarie disponibili sul territorio italiano sono

  • CasaClima (Agenzia CasaClima, con sede a Bolzano),
  • Passivhaus (Passivhaus Institut, con sede a Darmstadt in Germania, rappresentantato in Italia dall’ente autorizzato alla certificazione Zephir)
  • TBZ (Targhetta di qualitá TBZ attestante il livello di indice energetico raggiunto (B, A, P per passsivo)

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Deumidificazione – climatizzazione – energia – potenza – calore sensibile – calore latente

L’energia termica contenuta in un corpo dipende dalla sostanza del corpo e dalla grandezza:

  • ad esempio l’aria, a parità di massa, immagazzina meno calore della stessa quantità di acqua: parlo di calore specifico.

L’unità di misura del calore nel sistema internazionale è il Joule, ma è anche usata la chilocaloria kcal (1 kcal è il calore necessario per innalzare di 1° C la temperatura di 1 Kg di acqua).

La potenza termica è  energia / tempo:

  • per somministrare 1 kcal a 1 litro di acqua in 1 secondo solo ci vuole molta potenza: P = 1 kcal / 1 secondo
  • per somministrare 1 kcal a 1 litro di acqua in 1 oretta ci vuole poca potenza: P = 3600 kcal / h
  • 1 Watt = 0,860 kcal/h   così   1 kcal/h = 1,163 Watt

Calore sensibile è il calore necessario a variare la temperatura.

 calore-latente

Calore latente è quello necessario a variare l’umidità. (l’energia che somministriamo ad una sostanza per passare dallo stato solido – luquido – gassoso a seconda dei legami fisici che uniscono le sue molecole)

Trasmissione del calore:  

  • come faccio a dare calore ad un corpo? Mettendolo a contatto con uno più caldo;
  • come faccio a raffreddarlo? Mettendolo a contatto con uno più freddo.

Per raffrescare (o scaldare) l’aria la dobbiamo far passare a contatto con un corpo più freddo (o più caldo).

E’ impossibile trasferire calore da un corpo freddo a uno caldo senza dispendio di energia

Per deumidificare l’aria dobbiamo

  1. raffreddare l’aria al di sotto del punto di saturazione (una parte del vapore contenuto condensa)
  2. poi riportarla alla temperatura iniziale: ecco che l’umidità relativa è scesa.

Se riscaldiamo l’aria (invece che raffrescarla) aumentiamo la quantità di vapore che l’aria può contenere (non ci sono cambiamenti di stato gassoso – liquido).

Capito cosa fa il climatizzatore?

  1. L’aria calda e umida passa attraverso la batteria di raffrescamento,
  2. l’aria cede alla batteria fredda il Calore Sensibile + il Calore Latente che serve alla condensazione,
  3. una parte del vapore condensa, e l’aria in uscita sarà più fresca e più secca.

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Tetto traspirante, attenzione ai teli, alle guaine e ai manti

Rifare il tetto: chi si è avvicinato a questo tema ha ricevuto proposte diverse, più o meno costose, più o meno valide, più o meno efficienti.

Ma qual’è il miglior tetto?

Il miglior tetto non esiste: ogni zona climatica ha la sua esigenza e ogni coibente necessita della giusta stratigrafia. La stratigrafia, sempre e comunque, deve proteggere dal freddo, dal caldo e dai rumori. La copertura deve proteggere dalla pioggia.

Non di rado, mi vengono sottoposti diversi progetti perchè io indichi il progetto migliore. E’ in questa occasione, in qualità di consulente e non di progettista, che scopro quanta confusione ancora ci sia sulla gestione del passaggio del vapore acqueo e sul compito di ogni strato della stratigrafia del tetto:

  • i materiali coibenti,
  • i teli, le guaine, i manti.

Perciò il mio lavoro diventa:

  • correzione dei disegni, degli spessori degli strati
  • analisi delle qualità e delle funzioni dei manti
  • spiegazione e motivazione delle mie variazioni
  • progettazione della tenuta all’aria del tetto

Ecco per esempio, cosa succede in un tetto quando la tenuta all’aria non viene progettata:

tenuta-all-aria-tetto-difettosa

 Parliamo di un tetto traspirante in questo articolo!

Il tetto traspirante, lo dice la parola, non ha barriere al vapore, ma non è sufficiente cancellare dalla stratigrafia la voce BARRIERA perchè essa diventi automaticamente corretta e funzionante.

Dobbiamo capire il senso del tetto traspirante e dobbiamo capire il modo in cui il vapore acqueo tende a trapassare la struttura completa:

  • in inverno il vapore prenderà la direzione verso l’esterno (migra verso fuori)
  • d’estate il vapore prenderà la direzione opposta e tenterà di sfogare nell’edificio
  • in entrambe le stagioni la progettazione della stratigrafia deve permettere questi flussi, altrimenti il vapore può rimanere intrappolato e ammalorare il tetto.

Abbiamo capito che è bene lasciare il vapore passare da una parte all’altra senza bloccarlo: ma come? Dosandone il passaggio, ma permettendolo!

Non possiamo farlo passare tutto in qualche punto e non possiamo lasciarlo passare liberamente in quantità troppo elevate.

Ecco perchè nelle stratigrafie corrette troveremo sempre indicato un telo freno al vapore (AL e non A VAPORE!! le locomotive erano A vapore! i teli sono freni AL vapore!) e poi un telo traspirante impermeabile.

Devo aggiungere che nelle migliori stratigrafie il freno al vapore è sostituito da un manto igrovariabile: si tratta di un telo intelligente: frena il vapore d’inverno e lo frena meno d’estate (quando il flusso s’inverte).

In funzione del valore sd i teli possono essere classificati in:

  • freni al vapore:  1 m < sd < 20 m freno al vapore (materiale semitraspirante al vapore)
  • barriere al vapore:  sd > 20 m barriera al vapore
  • oppure teli traspiranti:  sd < 0,1 m telo ad alta traspirazione

 Se sopra la coibentazione viene posato un telo adeguato (un telo traspirante) e il progettista prevede di posare direttamente un pannello OSB su di esso per proteggere il telo e costruire su di esso la camera di ventilazione la stratigrafia sarà diversa:   i pannelli di OSB offrono resistenza alla diffusione del vapore variabile tra 30 e 50, che per un pannello di spessore 30 mm significa avere un valore di sd variabile tra 0,9 e 1,5 m. Non è una “barriera al vapore” ma è un freno al vapore. Dipende dal tipo di OSB.

 La permeabilità al vapore di un materiale è misurato dallo spessore dello strato d’aria equivalente sd, (lo spessore di uno strato d’aria con la stessa resistenza alla diffusione del vapore acqueo di uno strato di materiale con spessore d e coefficiente di resistenza alla diffusione del vapore µ (il rapporto tra i due parametri è

sd = µ * spessore in metri.

La formazione limitata di condensa è normalità, ma è bene progettare per limitare questo fenomeno: l’aria calda che si raffredda deve avere un contenuto di acqua il più possibile simile a quello dell’aria esterna (ecco perchè il freno al vapore và posto nella parte “calda” del tetto: tra tavolato e coibente). Sconsiglio sempre una barriera totale al vapore per garantire il passaggio nella direzione opposta in regime estivo.

 

 

Se vuoi informarti e approfondire meglio l’argomento potresti leggere questi testi, quello sull’umidità e tenuta all’aria è veloce e molto chiaro anche se non si è esperti del settore:

       

            

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A cosa serve la massa?

Edifici pesanti o edifici leggeri?

edificio-pesante-o-leggero

La massa termica è un tema fondamentale nella progettazione. In ogni progetto cerco di mettere in primo piano alcuni concetti:

La capacità termica di una casa (la massa termica)

  • è un aspetto essenziale del comfort invernale che rispecchia l’ottimo equlibrio di funzionamento dell’impianto di riscaldamento, qualunque esso sia, o non sia (nel senso tradizionale di impianto 🙂 )
  • ma è anche il più importante componente del "raffrescamento passivo", come io lo chiamo. Per correttezza chiarisco subito che non si tratta di raffrescare, ma piuttosto di riuscire a mantenere la più bassa tempertura possibile senza l’intervento impiantistico.

Quando nei colloqui parlo di "progettare la coibentazione" mi riferisco proprio a questo delicato aspetto… che punta il massimo sforzo sul comfort estivo ed inveranle indifferentemente. Altrimenti che progettare è?

massa

Ovviamente per quanta massa io possa aggiungere all’edificio (anche pallet di mattoni) non posso permettermi

  • di far entrare troppo sole (non posso dimenticare di ombreggiare)
  • oppure di creare troppa energia all’interno (in luglio devo evitare di fare le pizze per gli amici nel forno a legna casalingo)

D’inverno il guadagno solare gratuito è tanto più sfruttabile quanta più massa posso sottoporre a riscaldamento attraverso l’irraggiamento naturale e proporzionalmente diminuisce il fabbisogno per riscaldamento.

massa-termica-inverno

Se le prestazioni dell’involucro sono molto elevate, diciamo somiglianti alle esigenze di una casa passiva, allora,

  • in regime invernale la massa termica passa in secondo piano d’importanza
  • in regime estivo resta importantissima, riduce i picchi e riduce la temperatura media interna anche di 3 gradi: la massa assorbe il calore che non sappiamo dove scaricare! chiaro?

In zone dove l’estate diventa periodo di temperature insopportabili sicuramente è da preferire un edificio pesante ad uno leggero e magari troppo finestrato.

Ma un edificio pesante, con grande capacità termica, ricco di massa, come mai beneficia più di ogni altro della ventilazione notturna?

ventilazione-notturna

La massa dell’edificio ha permesso di accumulare l’ "energia di troppo" durante il giorno, e nella notte, tale energia, può essere smaltita all’esterno con il flusso di aria.

massa-termica-estate

Quanta energia (Wh/mq) si può smaltire attraverso la ventilazione notturna è calcolabile moltiplicando la differenza di temperatura per la corrispondente capacità termica.

  1. l’energia che si può smaltire con la ventilazione notturna è proporzionale alla differenza tra temperatura interna e temperatura ambiente (che è maggiore in un edificio pesante)
  2. l’energia che si può smaltire con la ventilazione notturna è proporzionale alla forza del flusso di ricambio, che a sua volta è influenzato dalla differenza tra temperatura interna e temperatura ambiente (che è più evidente in un edificio pesante)
  3. la temperatura ambiente di un edificio leggero può reagire così velocemente alla ventilazione notturna che il dis-comfort dell’improvviso abbassamento di temperatura interno impone spesso la chiusura delle finestre o l’interruzione della ventilazione notturna per evitare momenti di dis-comfort.

Ecco perchè, se mi viene chiesto di dare un parere su una stratigrafia di una casa in legno (magari a telaio) , io cerco sempre di sottolineare la mancanza di massa e gli effetti che tale mancanza provoca sotto l’aspetto del comfort. 

Un massetto più prestazionale e di qualità in aggiunta a qualche millimetro in più di fibra di gesso possono già fare la differenza in una costruzione leggera!

Nella mia zona, zona di Venezia diciamo, la radiazione solare invernale è scarsa e perciò sognare di diminuire il consumo per riscaldamento grazie alla massa termica a disposizione è forse utopia:

  • ricordiamoci che la massa termica offre solo accumulo, non produce energia!

Se la zona è Napoli possiamo invece affermare che nei periodi più freddi le perdite di calore di un involucro con prestazioni da casa passiva sono più che compensate dai guadagni solari.

massa-termica-accumulo-guadagno solare

Allora sembra che la massa vinca sempre e ovunque, in qualsiasi zona e qualsiasi progetto…

Nei climi più soleggiati la domanda di energia per riscaldamento è meno uniforme che in climi molto rigidi e addirittura nulla in alcune ore o alcuni giorni nelle mezze stagioni. Se si è deciso per un riscaldamento radiante a pavimento può capitare che il comfort interno si sia già raggiunto e contestualmente arrivi molta energia solare dovuta all’esposizione di tale ambiente, per esempio un soggiorno esposto a sud-ovest e generosamente vetrato:

  • la temperatura indoor può salire a valori quasi non desiderati.
massa-termica-isolamento

Ecco un motivo per prevedere un impianto di riscaldamento anche misto, radiante e radiatori.

Lo stesso discorso vale per un ambiente in cui il "guadagno solare" sia invece rappresentato dal desiderio giornaliero del committente di accendere una stufa a legna per il piacere serale e la compagnia.

Se il comfort è il fine di tutta la progettazione dobbiamo ricordare che le fluttuazioni della temperatura interna sono molto meno pronunciate quando l’edificio è ricco di massa, e questo non solo in inverno ma anche in estate.

Proprio perchè non disponiamo di un impianto di raffrescamento sarà la massa a giocare il ruolo più importante di "miglioratore" del comfort termico estivo: sempre che non abbiamo scordato di coibentare l’edificio! sia chiaro! altrimenti basterebbe tirar su un bel muro di mattoni pieni… come una volta.

Isolare tantissimo e disporre di poca massa (una casa leggera) può funzionare, ma con l’aiuto di una forte ventilazione notturna –  molte città italiane non offrono sufficiente calo di temperatura la notte e nemmeno valori di umidità confortevoli. Dunque affidiamoci alla massa! Scimmiottiamo il trullo!  

trullo-massa-termica

A onor del vero, l’influenza della massa è miracolosa se la coibentazione non è molto spinta.  Se la coibentazione è a livelli di una casa passiva (molto spinta quindi) la massa regala comunque una stabilità di temperatura interna senza eguali.

Parliamo ancora di comfort:

da un lato vogliamo una casa con caratteristiche "da casa passiva", dall’altro pretendiamo che l’edificio sia ricco di massa e non "troppo leggero":  è giustissimo!  specialmente se siamo attenti anche al livello di umidità interno.

Se vogliamo una casa passiva sappiamo che un impianto di riscaldamento tradizionale non fa al caso nostro, e capita che d’inverno l’aria sia particolarmente secca proveniendo dal più freddo ambiente esterno. Ci viene di nuovo in aiuto la massa:

  • un edificio pesante non offre massa solo come accumulo termico, anche come riserva di umidità!
  • le pareti esterne e quelle divisorie massicce, gli intonaci e ogni elemento "non leggero" sono molto capaci di contenere umidità e nel regime invernale, quando l’aria inizia a risultare più secca il contenuto di umidità prende il cammino nella direzione inversa evaporando lentamente verso l’interno. Questo lento processo continua fino al raggiungimento dell’equilibrio di pressione.

 

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Umidità relativa, temperatura di rugiada o condensa

L’ Umidità relativa (Ur), espressa in percentuale rispetto a quella assoluta, ci dice quanto vapore è contenuto nell’aria di un ambiente: un contenuto di vapore sempre inferiore al vapore che conterrebbe in caso di saturazione.

La misurate con facilità se avete uno strumento come questo:

Se a una certa temperatura T l’aria contiene il 60% di umidità relativa significa che essa contiene il 60% della quantità massima di vapore che può essere contenuta a quella temperatura. Se scende la temperatura, l’umidità relativa sale fino a saturazione (Ur 100%), quando inizia la formazione di acqua: questa temperatura più bassa si dice Temperatura di condensa o di rugiada. Tutto questo a pressione costante!

Se la Temperatura non cambia allora è la pressione atmosferica che può influire: infatti c’è la Pressione di saturazione.

umidita-relativa

  • La condensa sulla superficie di una parete è l’inizio del problema della muffa: la temperatura superficiale interna della parete è troppo bassa.
  • La condensa all’interno della parete porta, alla lunga, a danni strutturali e immediatamente ad un peggioramento del grado di isolamento termico.

Perchè succede la condensa all’interno delle strutture? Perchè il vapore di un ambiente tende a migrare verso un ambiente con pressione più bassa o da un ambiente più caldo verso un ambiente più freddo.

Ecco perchè cerco sempre di ricordare che nella progettazione della stratigrafia

  1. è bene evitare strati di sbarramento al passaggio del vapore verso l’esterno
  2. è bene evitare l’isolamento dall’interno perchè la temperatura nella stratigrafia scende rapidamente e quindi raggiungiamo con alta probabilità la temperatura di rugiada e perciò si formerà condensa dietro la coibentazione

Volete fare una verifica termoigrometrica di una struttura con materiali diversi? cliccate qui sotto:

verifica-termoigrometrica

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Cosa significa ammettenza ?

Per Ammettenza (YT) si intende il flusso di calore scambiato tra l’ambiente interno e l’involucro per ogni variazione unitaria della temperatura interna.

Il flusso termico di trasmissione ci dice quanta energia per unità di tempo attraversa una parete opaca, a causa della differenza di temperatura tra interno ed esterno. Si considera flusso positivo quello ceduto dall’ambiente interno a quello esterno.

Se ho progettato la coibentazione con materiali che offrono anche protezione dal caldo, preoccuparmi della porzione di energia trasmessa attraverso le pareti è inutile: importante per il comfort diventa invece valutare la sollecitazione indotta dai

  • carichi interni (cioè l’energia che viene dalle persone, dal cucinare, dall’illuminare, dagli elettrodomestici e tutto quanto cede energia all’ambiente interno)
  • carichi solari (il sole che riesce a penetrare le ombreggiature)

Non conoscendo gli algoritmi dell’algebra matriciale (quel giorno a scuola ero senza dubbio ammalato) è bene tenere a mente che avere basse ammettenze significa avere surriscaldamenti elevati.

Buona capacità termica di una parete significa avere maggiore capacità di immagazzinare calore a parità di salti termici.

Vi ricordo che elevate capacità termiche areiche significa avere grande capacità di immagazzinare calore (d’inverno ottimo per l’utilizzazione degli apporti gratuiti, d’estate ottimo per scaricare l’energia di troppo).

Per l’estate consiglio a tutti di mettere nella valigia “dei progetti”:

Parametri di progetto della parete con laterizio forato, calcolare la trasmittanza

 Se anche voi, come me, state progettando l’isolamento termico di una parete dove il materiale prevalente di tamponamento è costituito da blocchi in laterizio forato, magari in doppia fila con intercapedine d’aria in mezzo, avrete scoperto che non è poi così facile “pescare” i dati esatti per i calcoli che volete fare.

Nel sud Italia è molto comune trovare edifici con telaio in cemento armato e tamponamenti in laterizi forati con intercapedine d’aria…  Allora diamoci una mano:

laterizio-forato

Massa volumica:

già cercando questo valore ne troverete due:

  • massa volumica a secco lorda (più bassa)  per esempio 637 kg/m3
  • massa volumica netta (più alta e riferita all’impasto al netto di fori e alveoli)  per es. 1.1158 kg/m3

quale scegliere? Ci viene in aiuto il dato “Massa superficiale senza intonaco” che considera 1 mq dei blocchi in laterizio forato presi in malta generica cementizia senza il peso dell’intonaco:

  • se leggiamo per esempio  Ms  kg/mq 85   e spessore cm.12
  • la massa volumica che io considererei è 708 kg/m3
  • cm.100 : 12 =  8,3 periodico
  • kg.85 x 8,3 = 708 kg/m3

Resistenza termica:

anche la resistenza termica della parete ( per esempio 0,449 mqK/W ) è un valore che ci viene in aiuto (resistenza termica = spessore/conduttività termica), anche perchè calcolando la stratigrafia possiamo evitare di inserire

  • la conduttività termica

Conduttività:

anche cercando questo valore (la conducibilità termica) ne troverete due:

  • conduttività equivalente del blocco, base  (più bassa, ricavata in via sperimentale)
  • conduttività equivalente della parete, eq  (più alta ovviamente, perchè tiene conto dell’umidità di equilibrio)
  • conduttività equivalente del blocco, 10,dry (il produttore di laterizio deve dichiarare un valore di conduttività equivalente del blocco allo stato secco, ricavato da tabella)

solo applicando opportune maggiorazioni ai valori di conduttività  10,dry  oppure  ?base  si può ottenere la conduttività utile  che ci serve per determinare la trasmittanza.

Se non disponiamo del valore di conduttività equivalente della parete  ?eq  (quello che tiene conto dell’umidità di equilibrio) dobbiamo considerare un coefficiente di correzione per umidità pari al 6% per ogni punto percentuale di umidità di equilibrio

Calore specifico:

se non dispongo del valore nella scheda tecnica applico il Calore specifico del laterizio c = 1000 J/kgK


            

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Energia primaria, fornita, esportata

Energia primaria? …è calcolata a partire dai valori di energia fornita e di energia esportata usando dei fattori di conversione (conversione in energia primaria)

  • energia fornita: quantità di energia necessaria per l’erogazione dei servizi energetici;
  • energia esportata: quantità di energia trasferita ad una rete di distribuzione termica o elettrica utilizzata all’esterno del confine del sistema.

Per calcolare l’energia primaria, devono essere utilizzati i fattori di conversione in energia primaria (norma UNI EN 15603 – Consumo energetico globale e definizione dei metodi di valutazione energetica).

I fattori di energia primaria ci permettono di includere nella valutazione energetica globale anche le spese energetiche relative all’estrazione, lavorazione, stoccaggio e trasporto, nonché quelle relative alla distribuzione e generazione dell’energia elettrica all’interno del sistema energetico italiano.

Ecco i fattori di conversione in energia primaria per i diversi vettori energetici:

fattori-di-conversione-in-energia-primaria

Così si scopre che se utilizziamo 1 di energia elettrica dalla rete, in realtà abbiamo consumato 2,18.   Molto male!

 

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