Tag Archives: capacità termica massica

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.

 

federico_sampaoli_espertocasaclimacomsostegno-al-blog-espertocasaclima.com

View federico sampaoli's profile on LinkedIn

 

Protezione dal caldo = alta capacità termica volumica

 Quando progetto la protezione dal caldo cerco di comporre la nuova stratigrafia dell’elemento edilizio con un occhio sempre fisso sulle ore di sfasamento che posso ottenere. 

protezione-dal-caldo1

Se però non abbiamo un software che sputa fuori lo sfasamento in ore, ma disponiamo solo delle schede dei materiali da scegliere, cosa dobbiamo guardare con attenzione?

Più il materiale ha densità e più sfasamento darà:  allora diamo la precedenza ai materiali coibenti NON artificiali che hanno sempre + densità e + calore specifico!

Ogni scheda materiale indica sempre:

  • il calore specifico,  J/kgK ( che dividendo per 3600 il valore diventa in Watt ora)
  • la densità,  kg/metro cubo

per esempio:

  calore specifico densità
fibra di legno 2.100 J/kgK (0,583 Wh/kgK) 200 kg/metro cubo
EPS 1.400 J/kgK (0,389 Wh/kgK) 30 kg/metro cubo
  • se otteniamo alta capacità termica volumica abbiamo un materiale adatto alla protezione estiva,
  • se il valore è basso il materiale non è adatto e proteggerà solamente dal freddo.

Calcolare la capacità termica volumica è facilissimo: calore specifico x densità!

  • fibra di legno:  0,583 x 200 =  117 Wh/metrocubo
  • EPS:                     0,389 x 30   =    12 Wh/metrocubo

E’ così semplice da calcolare che sbagliare NON è giustificabile!

Avete notato che la fibra di legno offre quasi 10 volte capacità termica volumica rispetto all’Eps? Inutile giustificare il cattivo progettare con la scusa del contenimento dei costi. L’EPS è economico, ma è un materiale inadatto alla protezione dal caldo.

Chi mai indosserebbe gli scarponi da sci per andare al mare? O le pinne per sciare? Chi gli occhiali da sole perchè non vede più bene?

(Per approfondire il tema dei costi dell’isolamento termico leggi qui)

Chi progetta una coibentazione in zone climatiche dove d’estate è caldo non può permettersi di sbagliare materiale! Il committente stesso può dare una sterzata al progetto sbagliato! Materiale? Calore specifico? Densità? Calore specifico moltiplicato per la densità e il risultato già chiarisce ogni dubbio.    Ribelliamoci agli errori!

Se leggendo un computo metrico delle opere edili troviamo queste due voci: "predisposizione per impianto di climatizzazione" e "Copertura: fornitura con posa di barriera vapore pannello EPS spessore cm. 10 compreso cordolo di contenimento" già dobbiamo avvertire puzza di bruciato! Reagiamo subito come segue:

origami-boomerang-computo-metrico

Prendiamo i singoli fogli del capitolato, pieghiamoli a metà e dividiamo ogni foglio lungo la piega ottenendo due lunghe strisce di carta perfettamente uguali,

origami-boomerang-computo-metrico1

ogni striscia diventerà un divertentissimo Boomerang di carta:

origami-boomerang-computo-metrico2

seguiamo questo ottimo video per non sbagliare nella costruzione. Mentre seguite il video potete contemporaneamente già costruire il Vostro primo Boomerang con il foglio 1 del capitolato!

origami-boomerang-computo-metrico3

In pochi minuti il Vostro Boomerang Origami svolazzerà nello studio del vostro architetto con stupore di tutti i presenti! Il Boomerang vola e torna indietro! Un fantastico oggetto di carta che tutti vorranno provare (dispensate ai presenti gli altri fogli del computo!). Questo sì che è un bel progetto!

 

federico_sampaoli_espertocasaclimacomsostegno-al-blog-espertocasaclima.com

View federico sampaoli's profile on LinkedIn

 

Capacità termica massica

Quando si parla di materiali isolanti e soprattutto quando si parla di isolamento dal caldo (protezione estiva) è importante tenere conto della capacità termica massica, espressa come c [ J/(kg K) ].
La capacità termica massica indica il valore della quantità calorica in Joule, che 1 kg di materia assorbe o emana, quando la sua temperatura viene alzata o abbassata di un grado K (Kelvin).

In breve, maggiore è la capacità termica massica, maggiore è la capacità di un materiale edile di accumulare calore.

Per esempio: se la lana minerale ha una c = 1.000 J/(kg K), la fibra di legno ha una c = 2.000 J/(kg K), quindi doppia capacità termica massica!

Non dimentichiamo questo aspetto se vogliamo vivere il sottotetto senza morire di caldo!

Alcuni materiali edili indicano il valore della capacità termica specifica in base alla norma UNI EN ISO 10456 del maggio 2008.