Tag Archives: calore specifico

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

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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:

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 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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Non uso lana di roccia e lana di vetro

Nè LANA DI ROCCIA nè LANA DI VETRO… e non è una battaglia dedicata al tema della salubrità in cantiere, non sono materiali coibenti adatti al nostro clima.

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A parte poco territorio italiano in zona climatica F, tutti i comuni italiani soffrono di surriscaldamento estivo, e dunque la scelta del materiale coibente può risolvere o non risolvere il problema del caldo.

Per quale ragione dovrei consigliare l’uso di lana di roccia o la lana di vetro (ottimi isolanti termo-acustici) nel nostro clima mediterraneo, padano, pugliese, calabro, siciliano, sardo, appenninico, costiero, collinare?

Andiamo a conoscere meglio le lane minerali (comprese nel gruppo FAV, Fibre Vetrose Artificiali, e quindi anche nel più ampio gruppo delle MMMF, Man Made Mineral Fibres): 

  • sono caratterizzate da concentrazioni superiori al 18% di ossidi alcalini ed alcalino-terrosi (Na2O, K2O, CaO, MgO, BaO e loro combinazioni).
  • sono ricavate da roccia e vetro: un fitto intreccio di fibre legate tra loro con resine termoindurenti che creano una struttura costituita da una moltitudine di celle aperte contenenti aria.

A proposito di  SALUTE E SICUREZZA, i produttori di lane minerali dicono che:

Il REACH (Regolamento Europeo concernente la registrazione, valutazione, autorizzazione e restrizione delle sostanze chimiche) classifica le lane minerali come non pericolose.

La IARC (International Agency for Research on Cancer, parte dell’ Organizzazione Mondiale della Sanità) ha stabilito che le lane minerali “non sono classificabili come cancerogeni per gli esseri umani”.

  • L’Agenzia Internazionale per la Ricerca sul Cancro (IARC) ha classificato fibre di vetro e fibre ceramiche in Gruppo 2B, possibili cancerogeni per l’uomo, e filamenti di vetro, lana di vetro, lana di roccia in Gruppo 3, non classificabile come cancerogeno per gli esseri umani. 

EUCEB, una certificazione indipendente, assicura la bio-solubilità di tutti i prodotti immessi sul mercato alle prescrizioni europee.

Il tutto è stato recentemente confermato dal Ministero della Salute con il documento “Le Fibre Artificiali Vetrose (FAV) – Linee guida per l’applicazione della normativa inerente ai rischi di esposizioni e le misure di prevenzione per la tutela della salute”, approvato dalla Conferenza Stato/Regioni in data 25 marzo 2015.

  • secondo la legge posso circolare con 3mm di battistrada con qualsiasi auto: forse i Ministeri non si preoccupano poi così tanto della mia incolumità.

Meglio applicare ad ogni scelta riguardante i materiali da costruzione e quelli per coibentazione il migliore dei principi:  il Principio della Cautela.

Il fatto che gli isolanti in lana di vetro e lana di roccia da diverse decine di anni siano i più utilizzati in molti Paesi europei, grazie alle loro proprietà termiche, acustiche e di incombustibilità, è un’ ulteriore prova del fatto che il nostro clima italiano non ha bisogno di materiali come questi.

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Come si progetta la protezione dal caldo estivo?

Non certo aumentando lo spessore dell’isolante all’inverosimile… E’ sufficiente usare materiali isolanti con 2 qualità importanti:

  • un elevato calore specifico:
    Calore specifico (c) [J/kgK]
  •  una buona densità:
    Densità  [kg/m3]

Queste due importanti proprietà del materiale per coibentazione che state valutando in una stratigrafia non sono dati introvabili o nascosti - ormai è diventato raro inciampare in schede tecniche incomplete, i produttori si sono finalmente adeguati ai tempi.

Anche il committente può informarsi autonomamente per scoprire se la proposta ricevuta è adeguata alle aspettative oppure inadeguata: basta saper leggere questi numeri.

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Se vi hanno proposto un pannello isolante in lana di vetro ad alta densità (alta sì ma quanto alta? ecco, siamo inciampati in un produttore che non ha rispetto per il tempo altrui e costringe a cercare per mari e per monti questo introvabile dato kg/mc) date un’occhiata al suo valore di calore specifico:

  • appena 1030 J/kgK. 

Nella incompleta scheda tecnica del pannello in lana di vetro si legge anche << Prodotto in Italia con almeno l’80% di vetro riciclato e con una resina termoindurente  minimizzando le emissioni nell’aria di sostanze inquinanti come formaldeide e altri composti organici volatili (VOC) >> …inquietante direi.

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Se vi hanno proposto un pannello rigido in lana di roccia a media densità per l’isolamento termico e acustico di pareti perimetrali scoprirete facilmente:

sia il valore di calore specifico:

  • sempre 1030 J/kgK.

sia il valore di densità:

  • 60 kg/mc

Se con questo pannello volessimo ottenere uno sfasamento estivo superiore alle 12 ore come prescritto dalla normativa e dal buon senso

Ritardo fattore di decremento (sfasamento)   [h] sfasamento 12,45

dobbiamo impiegare mezzo metro di spessore in lana di roccia. E’ chiaro che le doti di protezione estiva delle lane minerali sono scarse!

Non disperatevi, non c’è motivo

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Esiste un materiale isolante capace di offrire un valore di calore specifico anche doppio! Anche più del doppio, e con densità a piacere:

Calore specifico (c) [J/kgK]
 
2400

Le lane minerali, come prestazioni estive, non saranno mai come la fibra di legno o i fiocchi di cellulosa.

Gli asini non saranno mai cavalli.

E dire che io preferisco gli asini ai cavalli…


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Tetto in Stiferite e Celenit, amici per forza

Il sottotetto diventerà abitabile? La mansarda lasciata al grezzo verrà finalmente completata? Tutte occasioni per rivedere la copertura e prevedere una coibentazione fino ad oggi completamente assente. Per decenni guaina bituminosa e tegole o coppi hanno protetto le falde dagli eventi meteorologici, ora è venuto il momento di pensare anche all’isolamento termo acustico.

Mi capita sempre più frequentemente di leggere stratigrafie che propongono Stiferite e Celenit, le più misere solo Stiferite. Si parte dalla guaina esistente, senza rimozione, e si prosegue con gli strati dei pannelli: sul lato caldo la Stiferite e sul lato freddo il Celenit N.

In genere questi progetti riguardano la zona climatica E, qui da noi Stiferite e Celenit sono molto diffusi:

tetto-stiferite-celenit-01

tetto-stiferite-celenit-02

La nuova stratigrafia della copertura all’estradosso solaio falda in latero cemento è di fatto un pacchetto non traspirante compreso tra due manti bituminosi, quello vecchio esistente e quello nuovo – quindi la migrazione del vapore attraverso le strutture avviene in un solo senso e nel solo periodo estivo, quando l’eventuale vapore contenuto nello spessore della struttura torna in ambiente asciugando le falde (è il comportamento tipico di un lastrico solare orizzontale impermeabilizzato e coibentato all’esterno).

Sappiamo che il limite di trasmittanza di una struttura inclinata in zona climatica E deve essere inferiore a 0,24 W/mqK e già con 10 cm di Stiferite Class B ci siamo:

ecco la stratigrafia:

Descrizione degli strati Spessore (s) [m] Conduttività termica (l) [W/mK] Resistenza termica [mqK/W] Calore specifico (c) [J/kgK] Densità (?) [kg/m3]
Rsi Aria Strato laminare interno 1 2 3 4
1 solaio latero cemento 0,2400 0,660 840 1100
2 impermeabilizz bitume 0,002 0,170 1000 1200
3 STIFERITE CLASS B 0,100 0,026 1453 44
4 impermeabilizz bitume 0,002 0,170 1000 1200

ecco il valore di trasmittanza, secondo la norma tecnica UNI EN ISO 6946 (U è infatti una proprietà termica stazionaria):

Trasmittanza   U [W/m2K] 0,229

Ma potrei consigliare di rivedere la copertura applicando questa stratigrafia? Il committente che affronta l’inverno avrà certamente grandi soddisfazioni e tutti gli ambienti del sottotetto avranno un comfort fino all’anno prima sconosciuto, oltre che una bolletta del riscaldamento inferiore. Ma cosa succederà l’estate dopo?

Con poco più di 8 ore di sfasamento, il surriscaldamento degli ambienti sarà molto probabile, infatti la prestazione energetica estiva è Media e la qualità prestazione estiva è di III livello ( questo secondo il Metodo dei parametri qualitativi secondo Linee Guida Nazionali sulla Certificazione Energetica degli Edifici).

Basterebbe aumentare lo spessore della Stiferite? Cosa mai costerà qualche cm in più. Facciamo i pionieri, stracciamo il progetto dei 10cm e scriviamo Stiferite Class B spessore 200. Sì 20cm di coibentazione. Se non ne bastano 20…

ecco la stratigrafia:

Descrizione degli strati Spessore (s) [m] Conduttività termica (l) [W/mK] Resistenza termica [mqK/W] Calore specifico (c) [J/kgK] Densità (?) [kg/m3]
Rsi Aria Strato laminare interno 1 2 3 4
1 solaio latero cemento 0,2400 0,660 840 1100
2 impermeabilizz bitume 0,002 0,170 1000 1200
3 STIFERITE CLASS B 0,200 0,025 1453 44
4 impermeabilizz bitume 0,002 0,170 1000 1200

ecco il valore di trasmittanza:

Trasmittanza   U [W/m2K] 0,117

Non male! Chi avrebbe mai pensato di avere un giorno sopra la testa un tetto da 0,11? Questa è la Rolls Royce delle coperture!

Invece no. La Stiferite isola tantissimo e lo spessore è fantastico ma le sue doti estive non sono fantastiche, un po’ il calore specifico bassino e un po’ la poca densità del materiale, questa copertura d’estate non sarà proprio una Rolls Royce: la prestazione energetica estiva è diventata Ottima e la qualità prestazione estiva è di I livello, ma ancora con tutto questo spessore il Fattore di decremento (attenuazione) cioè Udyn/U è solo sceso a 0,18 (la quantità di calore che attraversa una struttura viene ridotta d’intensità (attenuazione) ed è ottimo solo se inferiore a 0,15).

Fattore di decremento (attenuazione) fd [-] 0,180
Ritardo fattore di decremento (sfasamento) ? [h] 12,25
Trasmittanza termica periodica |Yie| [W/m2K] 0,021

E’ tutto inutile, qui ci vuole un po’ di Celenit N che è lana di legno di abete rosso mineralizzata e legata con cemento Portland, quindi non è esattamente un pannello di fibra di legno che è un materiale solo coibente. Anche il Celenit N coibenta, non tanto quanto, ma isola termicamente anche lui (diciamo un 30% meno) perché la sua conduttività è 0,065 W/mK.

Con l’aggiunta di un pannello Celenit N di 5cm a 10cm di Stiferite Class B la prestazione estiva della copertura è più o meno allo stesso livello:

Fattore di decremento (attenuazione) fd [-] 0,176
Ritardo fattore di decremento (sfasamento) ? [h] 12,58
Trasmittanza termica periodica |Yie| [W/m2K] 0,034

Con l’aggiunta di un pannello Celenit N di 7,5cm a 10cm di Stiferite Class B la prestazione estiva della copertura è veramente migliorata:

Fattore di decremento (attenuazione) fd [-] 0,114
Ritardo fattore di decremento (sfasamento) ? [h] 14,77
Trasmittanza termica periodica |Yie| [W/m2K] 0,021

ecco la stratigrafia con l’aggiunta del Celenit:

Descrizione degli strati Spessore (s) [m] Conduttività termica (l) [W/mK] Resistenza termica [mqK/W] Calore specifico (c) [J/kgK] Densità (?) [kg/m3]
Rsi Aria Strato laminare interno 1 2 3 4
1 solaio latero cemento 0,2400 0,660 840 1100
2 impermeabilizz bitume 0,002 0,170 1000 1200
3 STIFERITE CLASS B 0,100 0,026 1453 44
4 Celenit N 0,075 0,066 1810 400
5 impermeabilizz bitume 0,002 0,170 1000 1200

ed ecco la trasmittanza, che naturalmente non è 0,11:

Trasmittanza   U [W/m2K] 0,181

Ma perché dovrei preferire una trasmittanza peggiore in favore di prestazioni estive migliori? Secondo me perché l’impianto di riscaldamento è comunque presente, produce calore per compensare le dispersioni invernali e acqua calda secondo necessità. Ma rinunciare al raffrescamento è possibile solo se gli ambienti non si surriscaldano in fretta e quindi una protezione ottimale dal caldo in copertura può evitarci l’installazione di impianti per raffreddare la mansarda.

Il Celenit N viene in soccorso della Stiferite offrendo una densità 10 volte maggiore e un calore specifico più elevato: 1810 J/kgK. Inoltre il pannello Celenit è veramente resistente e quindi ottimale per calpestare la copertura durante i lavori e posare la nuova guaina a fiamma.

In questo articolo non ho parlato di tanti altri materiali per coibentazione dei tetti, ma voglio ricordare ai lettori che se si sta cercando di realizzare una copertura con fantastiche prestazioni estive la stratigrafia deve preferire l’uso della fibra di legno che offre un calore specifico ineguagliabilmente elevato: ben 2400 J/kgK. Inutile dire che di meglio non c’è.


 



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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

vale sempre il motto:

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Cosa è lo sfasamento?

Lo sfasamento è il tempo che impiega l’onda termica per fluire dall’esterno all’interno attraverso un materiale edile.

Dobbiamo cercare di garantire almeno le 12 ore, ma sono poche e i risultati mediocri!

sfasamento

Più un materiale ha inerzia termica e maggiore sarà lo sfasamento.

Più calore specifico offre un materiale e maggiore è lo sfasamento.

Più il materiale riesce ad assorbire calore e più sarà capace di cederlo con lentezza.

I materiali isolanti artificiali in genere non hanno molta densità e dunque assorbono poco calore: si dice che hanno scarsa capacità termica volumica!

Capacità termica volumica  =  calore specifico  x  densità

 questi spessori garantiscono uno sfasamento di 8 ore

Maggiore è lo sfasamento, più tempo impiegherà il caldo a passare all’interno dell’edificio!

Più capacità termica massica ha un materiale, più è in grado di accumulare energia termica!

Lo smorzamento è la capacità di accumulo di calore di un materiale.

I materiali con più massa volumica kg/mc e più calore specifico offrono maggiore protezione estiva.

Un pannello in fibra di legno ha una capacità termica elevatissima. C’è fibra e fibra… quindi bisogna leggere con attenzione la scheda tecnica del materiale che ci stanno proponendo.

tabella comparativa materiali estate-inverno


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