l'Isolamento Tecnico Degli Edifici

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LISOLAMENTO TERMICO DEGLI EDIFICI.

Strutture opache e

Strutture trasparenti.

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1- PREMESSALa Direttiva Europea 2002/91/CE sulle prestazioni energetiche degli edifici, approvata nel Dicembre 20022,ha riportato lattenzione su una maggiore accuratezza nella progettazione delledificio, con particolareriguardo al suo involucro, con lo scopo di ridurre i consumi energetici, garantire un migliore livello di comforte ridurre limpatto sullambiente esterno. Pi precisamente tale Direttiva prevede una regolamentazioneeuropea che fissi soglie di consumo energetico negli edifici e lintroduzione di certificati energetici standardche permettano di fare entrare la variabile energetica sul mercato immobiliare stimolando la domanda diedifici a basso consumo energetico. Il concetto della certificazione energetica era, peraltro, gi insito nellalegislazione italiana (si veda a questo proposito lart. 30 della Legge 10/913).In particolare la Direttiva Europea 2002/91/CE prevede allart. 3 che gli Stati membri dellUnione Europeaapplichino una metodologia di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici sulla base del Quadrogenerale riportato nellAllegato alla Direttiva; si veda, a questo proposito, il Prospetto I seguente.NellAllegato si prescrive che il metodo di calcolo delle prestazioni energetiche degli edifici devecomprendere, tra laltro, una analisi dei seguenti aspetti: le caratteristiche termofisiche degli elementi diinvolucro e delle partizioni interne, la posizione e lorientamento degli edifici, lilluminazione e la ventilazionenaturale, i sistemi solari passivi e le schermature alla radiazione solare.

Prospetto I Allegato alla Direttiva Europea 2002/91/CE (il testo riportato nella versione originale in lingua inglese)

ANNEXGeneral framework for the calculation of energy performance of buildings (Article 3)

1. The methodology of calculation of energy performances of buildings shall include at least the following aspects:(a) thermal characteristics of the building (shell and internal partitions,etc.). These characteristics may also include air-tightness;(b) heating installation and hot water supply, including their insulation characteristics;(c) air-conditioning installation;(d) ventilation;(e) built-in lighting installation (mainly the non-residential sector);(f) position and orientation of buildings, including outdoor climate;(g) passive solar systems and solar protection;(h) natural ventilation;(i) indoor climatic conditions, including the designed indoor climate.2. The positive influence of the following aspects shall,where relevant in this calculation,be taken into account:(a) active solar systems and other heating and electricity systems based on renewable energy sources;(b) electricity produced by CHP;(c) district or block heating and cooling systems;(d) natural lighting.3. For the purpose of this calculation buildings should be adequately classified into categories such as:(a) single-family houses of different types;(b) apartment blocks;(c) offices;(d) education buildings;(e) hospitals;(f) hotels and restaurants;(g) sports facilities;(h) wholesale and retail trade services buildings;(i) other types of energy-consuming buildings.

Gli Stati membri dell'Unione Europea avrebbero dovuto adottare disposizioni legislative nazionali (oregionali) necessarie per lattuazione della Direttiva Europea 202/91/CE entro il 4 gennaio 2006. LItalia harecepito la Direttiva con la Legge Comunitaria 20034, con la quale si delegava il governo ad emanare i 2 Direttiva 2002/91/CE del Parlamento Europeo e del Consiglio del 16 Dicembre 2002 sulle prestazioni energetichenelledilizia (Gazzetta Ufficiale delle Comunit Europee L 1/65 del 4 Gennaio 2003).3 Legge n.10 del 9 Gennaio 1991, Norme per l'attuazione del piano energetico nazionale in materia di uso razionaledell'energia, di risparmio energetico e di sviluppo delle fonti rinnovabili di energia.4 Legge n.306 del 31 ottobre 2003, Disposizioni per ladempimento di obblighi derivanti dallappartenenza dellItalia alleComunit europee.

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decreti legislativi attuativi entro diciotto mesi dallentrata in vigore della legge; in seguito, nellagosto 2005,la Direttiva stata adottata con il Decreto Legislativo 192/20055 (recentemente modificato ed integrato dalDecreto Legislativo 311/20066), del quale ad oggi, si attendono i necessari provvedimenti legislativi diattuazione.In alcune regioni italiane ( il caso, p.e., dellEmilia Romagna7 e della Toscana8) sono stati recentementeapprovati provvedimenti legislativi in materia di energia con i quali si sono introdotti a livello locale i principiespressi dalla Direttiva Europea 2002/91/CE, in anticipo sulla legislazione nazionale (si veda a questoproposito il D. Lgs.vo 192/2005 allart.17 - Clausola di cedevolezza9).Dal punto di vista regionale, la situazione italiana assai articolata; attraverso alcune leggi emanate davarie regioni negli ultimi anni (p.e. L.R. Toscana 1/200510, L.R. Abruzzo 22/200211 e L.R. Umbria38/200012), sono stati introdotti, sia per le nuove costruzioni che nei casi di ristrutturazione edilizia,incentivi volumetrici, vale a dire aumenti di volume edificabile, qualora questi contribuiscano almiglioramento dei livelli di coibentazione termica, acustica o di inerzia termica, si pensi ad un eventualeisolamento a cappotto delledificio o allapplicazione di strati di rivestimento esterni per realizzare unaintercapedine ventilata (si vedano per questi aspetti i paragrafi seguenti). Particolarmente significativa laL.R. 38/2000 dellUmbria finalizzata a diffondere soluzioni tecnico-costruttive passive che abbiano gliobiettivi di: migliorare il comfort termoigrometrico interno degli edifici, ridurre i consumi energetici econtenere limpatto ambientale. La L.R. 38/2000 contiene interessanti elementi di novit indicando limpiegodi pareti ventilate o di soluzioni proprie dellarchitettura bioclimatica, qualora tali sistemi producano unmiglioramento del comportamento energetico delledificio.Sempre a livello regionale utile infine citare una interessante esperienza condotta dalla Regione Toscanache nel luglio 2004 ha approvato un documento contenente Linee guida per la valutazione della qualitenergetica ed ambientale degli edifici13. Le Linee Guida si basano essenzialmente sul Protocollo ITACA14configurandosi come un sistema a punteggio per la certificazione energetica ed ambientale degli edifici cheprevede lesame delle prestazioni delledificio attraverso sette aree di valutazione: la qualit ambientaledegli spazi esterni, il risparmio di risorse, il carico ambientale, la qualit dellambiente interno, la qualit delservizio, la qualit della gestione ed i trasporti. Alcuni aspetti significativi delle Linee Guida della Toscanariguardano lisolamento termico degli edifici, lorientamento degli edifici, lilluminazione naturale e laventilazione naturale degli ambienti.

5 Decreto Legislativo n.192 del 19 agosto 2005, Attuazione della Direttiva 2002/91/CE relativa alle prestazionienergetiche nelledilizia.6 Decreto Legislativo n.311 del 29 dicembre 2006, Disposizioni correttive ed integrative al decreto legislativo 19 agosto2005, n.192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nelledilizia.7 Legge Regione Emilia-Romagna n.26 del 23 dicembre 2004, Disciplina della programmazione energetica territorialeed altre disposizioni in materia di energia.8 Legge Regione Toscana n.39 del 24 febbraio 2005, Disposizioni in materia di energia.9 D. Lgs.vo 192/2005, art. 17 Clausola di cedevolezza: In relazione a quanto disposto dallart. 117, quinto comma,della Costituzione, e fatto salvo quanto previsto dallarticolo 16, comma 3, della Legge 4 febbraio 205, n. 11, per lenorme afferenti a materie di competenza esclusiva delle regioni e provincie autonome, le norme del presente decreto edei decreti ministeriali applicativi nelle materia di legislazione concorrente si applicano per le regioni e provincieautonome che non abbiano ancora provveduto al recepimento della direttiva 2002/91/CE fino alla data di entrata invigore della normativa di attuazione adottata da ciascuna regione e provincia autonoma. Nel dettare la normativa diattuazione le regioni e le provincie autonome sono tenute al rispetto dei vincoli derivanti dallordinamento comunitario edei principi fondamentali desumibili dal presente decreto e dalla stessa direttiva 2002/91/CE.10 Legge Regione Toscana n. 1 del 3 gennaio 2005, Norme per il governo del territorio.11 Legge Regione Abruzzo n.22 del 11 ottobre 2002, Modalit di calcolo per lapplicazione dei parametri urbanistici-edilizi ai fini del miglioramento dei livelli di coibentazione termo-acustica e del contenimento dei consumi energetici.12 Legge Regione Umbria n.38 del 20 dicembre 2000, Agevolazioni nel calcolo dei parametri urbanistici per ilmiglioramento del comfort ambientale e del risparmio energetico degli edifici.13 Decisione della Giunta Regionale Toscana n.24 del 12 luglio 2004 sulla approvazione delle Linee Guida per lavalutazione della qualit energetica ed ambientale degli edifici.14 Nel dicembre 2001 si costituito presso ITACA (Istituto per la Trasparenza, lAggiornamento e la Certificazione degliAppalti) un gruppo di lavoro interregionale che ha affrontato le tematiche delledilizia sostenibile sulla base delleesperienze condotte nelle varie regioni italiane. Il gruppo di lavoro ha predisposto un sistema per la valutazione dellaecosostenibilit degli edifici (Protocollo ITACA, approvato dalla Conferenza delle Regioni nel gennaio 2004) basato suiprincipi del metodo internazionale Green Building Challenge (GBC).

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2- LISOLAMENTO TERMICO DELLINVOLUCRO OPACO DEGLI EDIFICIElemento essenziale nella realizzazione dellinvolucro degli edifici costituito dalle pareti perimetraliverticali. Nella progettazione edilizia, anche in seguito alla normativa sul risparmio energetico (p.e. L.373/76, L. 10/91 e D.Lgs.vo 192/05), ha assunto notevole rilevanza il dimensionamento dello stratotermoisolante ed il suo posizionamento in relazione agli strati di muratura. Le principali configurazioni diparete usualmente impiegate in edilizia possono ricondursi ai seguenti casi (v. Fig. 1): isolante disposto sulla faccia esterna della parete (isolamento a cappotto); isolante disposto sulla faccia interna della parete (isolamento a cappotto interno o in controparete); isolante allinterno di unintercapedine compresa fra due strati di muratura (muro a cassetta o parete

sandwich).

Figura 1 Esempi di stratigrafie di parete verticali esterne di pi comune realizzazione. Caso diIsolamento a cappotto (a), isolamento in controparete (b), isolamento in intercapedine (c).

Lisolamento a cappotto delledificio garantisce un corretto comportamento termoigrometrico dellaparete sia in condizioni invernali che estive, riduce la fatica termica della parete essendo minore il saltotermico medio che essa subisce nellalternarsi delle stagioni, favorisce leffetto di volano termico dellastruttura e consente leliminazione dei ponti termici delledificio. Sebbene, in certi casi, lapplicazionedallesterno dello strato isolante possa migliorare laspetto esteriore della facciata, tuttavia essa di fattoinapplicabile in tutti quei casi, numerosi nel nostro paese, di edifici storici o architettonicamente rilevanti.Inoltre una esecuzione a regola darte di questo tipo di isolamento pu presentare difficolt tecniche direalizzazione e costi elevati per la necessit di intervenire con impalcature in facciata, di collocare strati diprotezione dagli agenti atmosferici dei pannelli isolanti e di isolare elementi in aggetto (p.e. balconi egrondaie) che sono fra i principali ponti termici delledificio.

Lisolamento in controparete presenta, rispetto allisolamento a cappotto, i seguenti vantaggi:mantiene inalterato laspetto esteriore delle facciate e riduce alcuni dei costi di posa in opera (non richiesta limpalcatura esterna e non necessario alcun trattamento di protezione dellisolante dagli agentiatmosferici); questo tipo di isolamento viene spesso impiegato nelle ristrutturazioni di singole unitabitative. Con questo tipo di isolamento non si eliminano alcuni ponti termici (p.e. pareti verticali/solai) e siriduce leffetto di volano termico della parete. Inoltre, onde evitare la formazione di condensa interstiziale,pu essere richiesto luso di una barriera al vapore sulla faccia interna della parete.

Lisolamento in intercapedine viene generalmente impiegato negli edifici nuovi anche se un taledisposizione dello strato isolante pu realizzarsi, talvolta, nella ristrutturazione di vecchi edifici riempiendo,con opportune schiume isolanti, preesistenti intercapedini daria. I processi di innovazione tecnologica edindustrializzazione edilizia hanno recentemente favorito laffermarsi di tecniche costruttive non tradizionali

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di tipo stratificato a secco, cosiddette Struttura/Rivestimento, che consentono di aggregare i varicomponenti dellinvolucro edilizio mediante vari tipi di fissaggi meccanici o collanti senza ricorrere alletradizionali malte cementizie. Nel caso in cui lintercapedine rappresentata da uno strato daria pi omeno ventilata (naturalmente o meccanicamente) e lo strato pi esterno, di rivestimento, realizzato conpareti vetrate, pannelli prefabbricati o lastre sottili di vari materiali (p.e. leghe metalliche, agglomeraticementizi, laterizio, materiali ceramici o lapidei) fissati allo strato pi interno di muratura mediante profilimetallici di supporto si realizza la cosiddetta parete ventilata (su questo argomento in particolare si rimandaai paragrafi seguenti).

In uno studio recente dellAssociazione europea dei produttori di materiali isolanti15 sono riportati i risultatidi unanalisi statistica sugli spessori medi di isolante, adottati nei vari paesi dellUnione Europea; tali valoririsultano compresi tra 5cm (p.e. Italia, Belgio, Grecia e Turchia) e 25cm (p.e. Svezia). In particolare interessante notare il notevole incremento degli spessori medi di isolante dal 1982 ad oggi (dal 10% in Italiaal 84% in Svezia), in gran parte determinato dallemanazione di normative nazionali sul risparmioenergetico; quindi facilmente prevedibile che, in futuro, assumeranno sempre maggiore importanza iproblemi relativi alla distribuzione dellisolante allinterno della parete, in particolare nella produzioneindustrializzata di pannelli multistrato.Si osservi infine che, negli ultimi decenni, la continua ricerca di nuovi materiali da costruzione sempre pileggeri e lapplicazione di pi avanzate tecniche produttive di lavorazione (si pensi per esempioallestrusione e allautoclavatura) hanno determinato una larga diffusione di materiali edili di notevoleresistenza meccanica e con bassi valori della conducibilit termica. Questi materiali (p.e. elementi dimuratura in laterizio o calcestruzzo tipo Alveolater, Poroton, Leca, Siporex, ecc.), prodotti in blocchi opannelli, permettono di realizzare pareti omogenee, portanti e/o di tamponamento, con buonecaratteristiche meccaniche e con notevoli caratteristiche termiche sia resistive sia capacitive. Una rassegnadelle caratteristiche termofisiche dei materiali da costruzione riportata in UNI 10351/199416 ed UNI EN12524/200117. Varie esemplificazioni di pareti multistrato realizzabili in edilizia sono rappresentate in UNI10355/199418.

15 EURIMA, Thermal insulation thickness in housing in Europe. Brussels, 1999.16 UNI 10351 (1994), Materiali da costruzione Conduttivit termica e permeabilit al vapore.17 UNI EN 12524 (2001), Materiali e prodotti per edilizia Propriet igrometriche Valori tabulati e di progetto.18 UNI 10355 (1994), Murature e solai Valori della resistenza termica e metodo di calcolo.

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3- CARATTERISTICHE TERMOFISICHE DEGLI ELEMENTI OPACHI DI INVOLUCRO.Le principali caratteristiche termofisiche dei materiali edili si possono trovare in letteratura sotto formatabellare19. Nel seguito vengono fornite le definizioni delle principali caratteristiche termofisiche dei materialiedili: conducibilit termica, densit, calore specifico e diffusivit termica. Nelle Tabb. 1-2 sono poi riportati ivalori delle principali caratteristiche termofisiche dei pi comuni materiali utilizzati nelledilizia.

3a- Conducibilit termicaSi consideri una parete omogenea di spessore d e siano T1 e T2 le temperature delle facce (con T1>T2), ilflusso termico q& (W/m2) che attraversa la parete dato da:

( )R

TTTTdkq 2121

==&

Nella relazione precedente la grandezza k (W/mK) detta conducibilit termica e caratterizza lattitudine diun materiale allo scambio termico conduttivo: valori elevati di k indicano che il materiale un buonconduttore, bassi valori di k indicano che il materiale un isolante termico.Si dice resistenza termica conduttiva della parete per unit di superficie la grandezza r (m2K/W) definita da:

r = d / kNel caso pi generale la conducibilit termica, k, di un dato corpo da punto a punto nel corpo stesso,dipende dalla particolare direzione che si considera ed funzione della pressione e della temperatura. Lamaggior parte dei materiali che si considerano sono omogenei ed isotropi e si pu trascurare la dipendenzadi k dalla pressione, con ci k viene a dipendere soltanto dal materiale e dalla temperatura. In molti calcolitecnici si pu considerare k costante rispetto alla temperatura introducendo opportuni valori medinellintervallo di temperature di interesse.

3b- DensitLa densit (kg/m3), o massa volumica, esprime la massa in chilogrammi dellunit di volume di materiale.In genere la conducibilit termica, k, di un materiale aumenta allaumentare della densit.

3c- Calore specificoIl calore specifico cp (J/kgK) definito come lenergia richiesta per aumentare, a pressione costante, di ungrado la temperatura dellunit di massa di un materiale.Nel caso dei materiali edili (con esclusione dei materiali plastici e del legno) il calore specifico varia assaipoco e pu ritenersi generalmente compreso tra 0.80 e 1.10 kJ/kgK (v. Tab. 1).

3d- Diffusivit termicaIn condizioni di transitorio termico (sullargomento si torner anche in un successivo paragrafo), laconducibilit termica, k, non pi sufficiente, per caratterizzare il comportamento termico di un materiale,ma occorre assegnare anche il valore di unaltra grandezza la diffusivit termica (m2/s) definita da:

= k / cpPer i materiali delledilizia, come gi visto, il calore specifico cp varia assai poco per cui il valore delladiffusivit termica dipende essenzialmente dalla densit e dalla conducibilit termica k del materiale.Per molti materiali edili laumento della densit ben compensato dallaumento della conducibilit termicaper cui i valori di sono contenuti in un campo molto ristretto (v. Tab. 1).

19 CNR - Progetto Finalizzato Energetica, Repertorio delle caratteristiche termofisiche dei componenti edilizi opachi etrasparenti. PEG, Milano, 1982; AA.VV., Manuale di Progettazione Edilizia - Materiali e prodotti (vol. 5). Ed. Hoepli,Milano, 1994.

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Tabella I Caratteristiche termofisiche dei pi comuni materiali utilizzati nelledilizia (fonte: UNI 10351)

Tipologia Descrizione del materiale (kg/m3) k (W/mK) cp (kJ/kgK) (m2/s)10-6600 0.25 0.84 0.496Blocchi alleggeriti 800 0.30 0.84 0.446

1200 0.43 0.84 0.427Blocchi semipieni o forati 1600 0.59 0.84 0.4391800 0.72 0.84 0.476

LATERIZI

Mattoni pieni 2000 0.90 0.84 0.5362000 1.16 0.88 0.659Confezionato con

aggregati naturali 2400 1.91 0.92 0.8651000 0.31 0.88 0.352

A STRUTTURACHIUSA Di argille espanse 1700 0.75 0.88 0.501

500 0.16 0.88 0.364Di argille espanse 1000 0.31 0.88 0.352400 0.15 0.88 0.426Cellulare autoclavato 800 0.25 0.88 0.355250 0.13 1.088 0.478

A STRUTTURAAPERTA

Di perlite e vermiculite 400 0.15 1.38 0.272400 0.19 0.88 0.540600 0.24 0.88 0.455800 0.30 0.88 0.426

1200 0.47 0.88 0.4451600 0.73 0.88 0.518

CALCE-STRUZZI

Calcestruzzo in genere(in mancanza di ulteriori informazioni)

1800 0.93 0.88 0.587Intonaco isolante di gesso 600 0.18 1.00 0.300

1000 0.40 1.00 0.400Intonaco di gesso 1300 0.57 1.00 0.438Intonaco di gesso (o calce) e sabbia 1600 0.80 1.00 0.500

INTONACI

Intonaco di cemento e sabbia 1800 1.00 1.00 0.556Fibre di vetro in pannelli rigidi 100 0.038 0.84 0.452Fibre minerali ottenute daloppe di altoforno in pannellirigidi

100 0.046 0.84 0.548

Argilla espansa in granuli 280 0.09 0.92 0.349Perlite espansa in granuli 100 0.066 0.84 0.786Vermiculite espansa in granuli 80 0.077 0.84 0.115

ISOLANTIMINERALI

Vetro cellulare espanso 150 0.060 0.84 0.476Polietilene estruso in continuo(non reticolato) 30 0.050 2.10 0.794

Polistirene espansosinterizzato (in lastre ricavateda blocchi)

30 0.040 1.25 0.107

Poliuretano (in lastre ricavateda blocchi) 32 0.032 1.30 0.769

ISOLANTI DISINTESI

Poliuretano espanso in situ 37 0.035 1.30 0.728Pannelli di fibre di legno duried extraduri 800 0.14 2.10 0.833

MATERIALIISOLANTI

ISOLANTIVEGETALI Pannelli di sughero espanso

con leganti 200 0.052 2.10 0.124

Abete (con flusso perpendicolare alle fibre) 450 0.12 1.38 0.193Pino (con flusso perpendicolare alle fibre) 550 0.15 1.66 0.164LEGNAMIQuercia (con flusso perpendicolare alle fibre) 850 0.22 1.26 0.205Ardesia 2700 2.0 1.26 0.588Granito 3000 4.1 0.88 0.155Porfido 2200 2.9 0.84 0.157

ROCCENATURALI

Tufo 2300 1.7 0.70 0.106

Nota Il valore di stato calcolato utilizzando i valori di e k tabulati nella UNI 10351 ed i valori di cp pubblicati nella letteraturaspecializzata (CNR, 1982). Per gli intonaci sono stati considerati i valori di , k e cp indicati nella UNI EN 12524.

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Tabella II Caratteristiche termofisiche di altri materiali utilizzati in edilizia (fonte: UNI EN 12524)

Tipologia Descrizione del materiale (kg/m3) k (W/mK) cp (kJ/kgK) (m2/s)10-6Policarbonato (PC) 1200 0.20 1.20 0.139Policloruro di vinile (PVC) 1390 0.17 0.90 0.136Polimetilmetacrilato (PMMA) 1180 0.18 1.50 0.102Poliammide (nylon) 1150 0.25 1.60 0.136Polietilene (bassa massa volumica) 920 0.33 2.20 0.163Polistirene 1050 0.16 1.30 0.117Poliuretano (PU) 1200 0.25 1.80 0.116

MATERIEPLASTICHECOMPATTE

Resine epossidiche 1200 0.20 1.80 0.926Gomma naturale 910 0.13 1.10 0.130Neoprene 1240 0.23 2.14 0.867Gomma piuma 6080 0.06 1.50 0.6670.500GOMME

Etilene, propilene, diene monomero (EPDM) 1150 0.25 1.00 0.217Silica gel (essiccante) 720 0.13 1.00 0.181

mastice 1450 0.50 1.00 0.345Silicone schiuma 750 0.12 1.00 0.160Polietilene (schiuma) 70 0.05 2.30 0.311

SIGILLANTI(per tenuta

e tagliotermico)

Poliuretano (schiuma) 70 0.05 1.50 0.476300 0.09 1.60 0.188Compensato 1000 0.24 1.60 0.150300 0.10 1.70 0.196Truciolare 900 0.18 1.70 0.118

Tavole a fibre orientate (OSB) 650 0.13 1.70 0.118250 0.07 1.70 0.165

PANNELLI ABASE DILEGNO

Pannelli di fibre di media massa volumica 800 0.18 1.70 0.132

Nota Il valore di stato calcolato utilizzando i valori di e k e cp tabulati nella UNI EN 12524.

3e- Aspetti normativiAlcune norme tecniche nazionali (v. note 16 e 18), di carattere volontario, pubblicate con lo scopo direndere possibile lapplicazione della Legge 10/91 sul risparmio energetico in edilizia, hanno indicato lecaratteristiche di riferimento di prodotti e manufatti edili per unificare i processi produttivi e facilitare le primefasi della progettazione. Tale corpo normativo attualmente in fase di revisione e completamento insintonia con lattivit europea (CEN).

Nella norma UNI EN ISO 734520 sono riportate le definizioni delle principali grandezze fisiche relativeallisolamento termico.

Nella norma UNI 10351 (v. nota 16), sono riportati, fra gli altri, i seguenti valori: massa volumica del materiale secco (kg/m3); conduttivit indicativa di riferimento m (W/mK); maggiorazione percentuale m (%); conduttivit utile di calcolo (W/mK);

per i pi comuni materiali da costruzione. I valori della conduttivit indicativa di riferimento, m, sono relativialla conducibilit apparente misurata in laboratorio su campioni di spessore uguale o maggiore di 10 cm,alla temperatura media di 293 K, con apparecchiature certificate e procedimenti standardizzati. Si osservi,tuttavia, che il valore della conducibilit termica misurata in laboratorio, secondo una dettagliata normativadi prova, differir ovviamente e, in taluni casi in maniera notevole, da quello effettivamente presentato dalmateriale in opera. La UNI 10351 introduce una maggiorazione percentuale, m, da apportare al valore di mper ottenere quello della conduttivit utile di calcolo, , da utilizzare nei calcoli. La maggiorazionepercentuale tiene conto, nelle condizioni medie di esercizio: del contenuto percentuale di umidit,dellinvecchiamento, del costipamento dei materiali sfusi, della manipolazione e dellinstallazione,ovviamente considerate a regola darte. I valori di m, per i materiali da costruzione, sono riportati nel testodella norma. A questo proposito utile ricordare che, con lintroduzione obbligatoria della marcatura CEanche per i materiali edili, stato proposto di eliminare o ridurre drasticamente m.

20 UNI EN ISO 7345 (1999), Isolamento termico - Grandezze fisiche e definizioni.

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Per i materiali normalmente impiegati in edilizia (v. Tab. I) la conducibilit, k (ovvero la conduttivit utile dicalcolo, ), varia da circa 0.030 (materie plastiche cellulari) a circa 1.90 W/mK (calcestruzzi).In particolare per i laterizi (mattoni pieni, forati o blocchi leggeri) i valori di riferimento della conducibilit (k)dipendono in gran parte dalla densit () e sono compresi tra 0.13 W/mK, per =600 kg/m3 (maggiorazione90%) e 0.90 W/mK, per =2000 kg/m3 (maggiorazione 12%). Si osservi che per i laterizi la trasmissione delcalore dovuta non solo alla conduzione attraverso la pasta (argilla) ma anche a fenomeni diirraggiamento, convezione e conduzione nelle cavit presenti dovute alla foratura o a processi dialleggerimento in pasta (p.e. ottenuti con linclusione, al momento dellimpasto, di materiali come ilpolistirolo, che durante il processo di cottura evaporano lasciando delle piccole cavit). Sarebbe quindi picorretto, per i laterizi, parlare di conduttivit termica apparente o equivalente.

Con la norma UNI EN 12524 (v. nota 17) sono stati introdotti i valori termici di progetto per numerosimateriali edili (termicamente omogenei) impiegati pi di recente nellindustria delle costruzioni.Il valore termico di progetto il valore di una caratteristica termica di un materiale (p.e. la conducibilit) incondizioni di installazione tipiche per le prestazioni del materiale considerato (eventualmente incorporato inun componente edilizio). A questo proposito la Norma indica direttamente il valore delle conduttivit termicadi progetto , senza riportare alcun riferimento al coefficiente di maggiorazione m.La Norma, riporta con accurato dettaglio le caratteristiche di: rivestimenti per pavimenti; materie plastichecompatte; gomme e sigillanti per tenuta e taglio termico; pannelli a base di legno (v. Tab. II) e nonsostituisce la precedente UNI 10351.

3f- Resistenza termica di una parete opacaNel caso generale di una parete multistrato formata da m strati omogenei (di spessore di e conducibilittermica ki) e da una intercapedine daria, la resistenza termica totale, R (m2K/W), data dalla seguenterelazione:

(1) ae

m

1i i

i

iR1

kd1

U1R +

++

==

=

avendo indicato con i ed e i coefficienti di scambio termico liminare rispettivamente sulla faccia interna edesterna della parete e con Ra la resistenza dellintercapedine camera daria. Essendo la somma presentenella relazione (1) una operazione commutativa il flusso termico non dipende dallordine di successionedegli strati; dipender invece dallordine di successione degli strati landamento della temperatura allinternodella parete e il suo comportamento igrometrico interstiziale.

I valori di Ra, in funzione dello spessore dellintercapedine daria, della giacitura e del verso del flussotermico, sono riportati nella norma UNI EN ISO 694621 (v. Tab. III).

Tabella III - Resistenza termica Ra (m2K/W) di intercapedini daria non ventilate (fonte: UNI EN ISO 6946).

Giacitura del flusso termicoSpessore dellintercapedine(mm) Verticale(ascendente) Orizzontale

Verticale(discendente)

0 0.00 0.00 0.005 0.11 0.11 0.117 0.13 0.13 0.13

10 0.15 0.15 0.1515 0.16 0.17 0.1725 0.16 0.18 0.1950 0.16 0.18 0.21

100 0.16 0.18 0.22300 0.16 0.18 0.23

Nota - I valori intermedi possono essere calcolati per interpolazione lineare.

21 UNI EN ISO 6946 (1999), Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metododi calcolo.

10

Per i coefficienti di scambio termico liminare, nel caso del calcolo del flusso termico che attraversa unaparete, si possono assumere come valori di riferimento quelli riportati nella stessa UNI EN ISO 6946, v.Tab. IV.Nei casi in cui il progettista debba compiere le verifiche igrometriche, rese peraltro obbligatorie dal recenteD. Lgs.vo 192/2005, si dovranno considerare, per motivi di sicurezza, valori differenti (in genere pi bassi)del coefficiente liminare interno22.Le resistenze liminari sono comprensive degli effetti di convezione e irraggiamento. Per la determinazionedei valori normalizzati si assunto: per la resistenza liminare esterna una velocit del vento non superiorea 4 m/s e per la resistenza liminare interna condizioni di convezione naturale (si osservi che la convezionepotrebbe risultare forzata se sotto finestra fosse installato un componente dimpianto, p.e. un ventilatore adaria calda).Il valore di e dipende notevolmente dal vento. In appendice alla UNI EN ISO 6946, riportata una tabelladi valori per re=1/e in funzione della velocit del vento, per velocit comprese fra 1 e 10 m/s (v. Tab. V).

Tabella IV Prospetto dei coefficienti liminari riportati nella normativa nazionale

Descrizione Simbolo UNI EN ISO6946/1999Superficie orizzontale, flusso di calore ascendente (soffitti).Interno dei locali in aria calma. 10

Superficie verticale (muri).Interno dei locali in aria calma. 7.7

Superficie orizzontale, flusso di calore discendente (pavimenti).Interno dei locali in aria calma.

i(W/m2K)

5.9

Superficie verticale ed orizzontale, flusso di calore ascendente.Esterno (vento sino a 4m/s). 25

Superficie orizzontale, flusso di calore discendente.Esterno (vento sino a 4m/s).

e(W/m2K) 25

Nota - Nella UNI EN ISO 6946 si considera orizzontale una superficie con inclinazione fino a +/- 30 rispetto allorizzontale.

Tabella V Valori di re (m2K/W) per varie velocit, v (m/s), del vento (UNI EN ISO 6946)

v(m/s)

re(m2K/W)

1 0.082 0.063 0.054 0.045 0.0357 0.03

10 0.02

Nella norma UNI 10355 (v. nota 18) sono riportati i valori della resistenza termica, calcolati con il metododegli elementi finiti, per le pi comuni tipologie di murature e solai, in laterizio o calcestruzzo, utilizzatenelledilizia italiana (v. a titolo esemplificativo la Tab. VI). I valori indicati nella norma si riferiscono a paretiverticali esterne (in mattoni o blocchi, pieni o forati), interne e a solai interpiano (anche in laterocemento).Tengono conto della eventuale presenza di cavit (p.e. blocchi forati), degli strati di intonaco su ciascunadelle facce delle strutture considerate, dei giunti di malta e delle resistenze liminari. Nel caso dei solai anche considerato lo strato di caldana ed una soletta in calcestruzzo armato (nel caso di solaio realizzato inblocchi non collaboranti).

22 Si vedano a questo proposito le norme: UNI 10350 (1999), Componenti edilizi e strutture edilizie - Prestazioniigrometriche - Stima della temperatura superficiale interna per evitare umidit critica superficiale e valutazione delrischio di condensazione interstiziale; UNI EN ISO 13788 (2003), Prestazione igrometrica dei componenti e deglielementi per edilizia Temperatura superficiale interna per evitare lumidit superficiale critica e condensazioneinterstiziale Metodo di calcolo.

11

Tabella VI Caratteristiche di alcune strutture di pareti esterne e solai interpiano (fonte: UNI 10355)

Descrizione della struttura Spessored (cm)Dendsit(kg/m3)

Massasuperficiale

(kg/m2)

Resistenzatermica

R (m2K/W)Muratura a due teste in mattoni pieni 25 1800 450 0.32Muratura a due teste in mattoni semipieni 25 1800 297 0.47Muratura in blocchi forati di laterizio 25 1800 187 0.77Muratura in blocchi pieni di cls alleggerito 25 800 189 0.83Muratura in blocchi semipieni di cls alleggerito 25 900 159 0.93Solaio interpiano in laterocemento 25 1800 298 0.35Solaio in calcestruzzo alleggerito 25 10 289 0.47

3g- Valori limite alla trasmittanza termica di pareti opacheUn elemento di novit introdotto dal D.Lgs.vo 192/2005 senzaltro rappresentato dai valori limite allatrasmittanza termica degli elementi di involucro (pareti verticali esterne, pareti divisorie fra unit immobiliaridistinte, orizzontamenti, infissi e vetrate) necessari allapplicazione del Decreto stesso, almeno sinoallemanazione dei provvedimenti legislativi di attuazione.Nel panorama normativo nazionale in materia di costruzioni, diversamente a quanto gi in uso in altri paesieuropei (p.e. Austria e Germania), erano assenti valori limite alla trasmittanza degli elementi di involucrosebbene indirettamente fissati dai valori limite al coefficiente volumico di dispersione termica, introdotto inprecedenza dalla legislazione nazionale sul contenimento dei consumi energetici (L. 373/76 e L. 10/91).Alcune indicazioni sui valori limite alla trasmittanza termica degli elementi opachi e trasparenti dellinvolucroedilizio furono riportate alcuni anni fa nella bozza del decreto attuativo dellart. 4, comma 1, della L.10/91, ilcui testo venne pubblicato su alcune riviste di settore23.Nelle seguenti Tabb. VII-IX sono riportati i valori limite alla trasmittanza termica (Ulim) ed alla resistenzatermica (Rlim=1/Ulim) delle strutture opache di involucro (pareti verticali e orizzontali) in funzione della zonaclimatica24, come indicati nellAllegato C al D. Lgs.vo 192/2005 (come sostituito dal D. Lgs.vo 311/2006).Nel D. Lgs.vo 192 poi precisato (v. Allegato I - Regime transitorio per la prestazione energetica degliedifici) che per tutte le categorie di edifici, nei casi di nuova costruzione e nei casi di edifici esistenti perinterventi di ristrutturazione integrale, manutenzione straordinaria o aumento volumetrico superiore al 20%del volume preesistente, dovr risultare:

U 1.3 Ulimessendo U il valore delle trasmittanza termica di progetto.I valori limite alla trasmittanza termica degli elementi di involucro si riferiscono al caso di ponte termicocorretto25 e sono relativi a quelle strutture di involucro che delimitano il volume riscaldato verso lambienteesterno o verso altri ambienti non dotati di impianto di riscaldamento. Nel caso in cui il ponte termico nonrisulti corretto la trasmittanza termica media (ovvero il valore della trasmittanza termica pesato sulle aree dicompetenza della parete e del ponte termico) dovr risultare inferiore o uguale al valore di Ulim. Anche nelcaso di pareti verticali opache in cui sono presenti porzioni con caratteristiche termiche o spessori differenti(p.e. porzioni di parete sottofinestra, porte di ingresso, ) la trasmittanza termica media dellintera pareteoggetto di calcolo dovr risultare inferiore o uguale al valore di Ulim.

23 Si vedano a questo proposito gli articoli: Amato D., Il nuovo decreto per lisolamento termico degli edifici. Rivista neo-Ebios, 2000, n.3, pp. 9-13; Martino A., Legge 10: cosa cambia. Esempi e confronto con lattuale normativa. Rivistaneo-Ebios, 2000, n.3, pp. 33-37.24 Le zone climatiche in cui risulta suddiviso il territorio nazionale sono definite allArt. 2 del D.P.R. 412/93 in funzionedei gradi-giorno. I gradi-giorno di una localit sono definiti come la somma, estesa a tutti i giorni di un periodoconvenzionale di riscaldamento, delle sole differenze positive giornaliere tra la temperatura dellambiente,convenzionalmente fissata a 20 C, e la temperatura media esterna giornaliera. I gradi-giorno di ciascuna localititaliana sono tabulati nello stesso D.P.R. 412/93 (cui senzaltro si rimanda per i necessari approfondimenti).25 Per ponte termico si intende una struttura in cui il campo termico non pu essere schematizzato comeunidimensionale; in generale sono ponti termici le zone dove si uniscono i materiali con conducibilit termica diversa odove si realizzano geometri particolari. Un ponte termico considerato corretto quando la trasmittanza termica dellaporzione di parete esterna in corrispondenza del ponte termico non supera per pi del 15% la trasmittanza termicadella parete interessata dalla presenza del ponte termico stesso (v. Allegato A al D. Lgs.vo 192/2005).

12

Per quanto riguarda, invece, la trasmittanza termica limite delle pareti divisorie (verticali e orizzontali) traunit immobiliari distinte dovr risultare, nelle zone climatiche dalla C alla F:

U Ulim = 0.80 W/m2K.Lo stesso valore limite deve essere rispettato per tutte le pareti opache (verticali, orizzontali ed inclinate)che delimitano verso lesterno gli ambienti non dotati di impianto di riscaldamento.E assai interessante notare che, introducendo un valore limite alla trasmittanza termica delle pareti diseparazione tra unit immobiliari distinte, il D. Lgs.vo 192/2005 riporta un esplicito riferimento al rispetto delD.P.C.M. del 5 dicembre 1997 sulla determinazione dei requisiti acustici passivi degli edifici. Cirappresenta un utile monito al progettista che, dovendo progettare con maggiore cura lisolamento termicodelle pareti degli edifici, non pu sottrarsi dal progettare con pari attenzione lisolamento acustico dellepareti.

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Tabella VII Trasmittanza termica massima, Ulim (W/m2K), e resistenza termica minima, Rlim (m2K/W)di pareti verticali opache (fonte: Allegato C al D. Lgs.vo 192/2005, come sostituito dal D. Lgs.vo 311/2006).

Ulim (W/m2K) Rlim (m2K/W)ZonaClimatica In vigore dal 1

gennaio 2006In vigore dal 1gennaio 2008

In vigore dal 1gennaio 2010




A 0.85(1.10)0.72

(0.94)0.62

(0.81) 1.18 1.39 1.61

B 0.64(0.83)0.54

(0.70)0.48

(0.62) 1.56 1.85 2.08

C 0.57(0.74)0.46

(0.60)0.40

(0.52) 1.75 2.17 2.50

D 0.50(0.65)0.40

(0.52)0.36

(0.47) 2.00 2.50 2.78

E 0.46(0.60)0.37

(0.48)0.34

(0.44) 2.17 2.70 2.94

F 0.44(0.57)0.35

(0.46)0.33

(0.43) 2.27 2.86 3.03

Tabella VIII Trasmittanza termica massima, Ulim (W/m2K), e resistenza termica minima, Rlim (m2K/W)di coperture (fonte: Allegato C al D. Lgs.vo 192/2005, come sostituito dal D. Lgs.vo 311/2006).







A 0.80(1.04)0.42

(0.55)0.38

(0.49) 1.25 2.38 2.63

B 0.60(0.78)0.42

(0.55)0.38

(0.49) 1.67 2.38 2.63

C 0.55(0.72)0.42

(0.55)0.38

(0.49) 1.82 2.38 2.63

D 0.46(0.60)0.35

(0.46)0.32

(0.42) 2.17 2.86 3.13

E 0.43(0.56)0.32

(0.42)0.30

(0.39) 2.33 3.13 3.33

F 0.41(0.53)0.31

(0.40)0.29

(0.38) 2.44 3.23 3.45

Tabella IX Trasmittanza termica massima, Ulim (W/m2K), e resistenza termica minima, Rlim (m2K/W)di pavimenti verso locali non riscaldati o verso lesterno (fonte: Allegato C al D. Lgs.vo 192/2005,

come sostituito dal D. Lgs.vo 311/2006).







A 0.80(1.04)0.74

(0.96)0.65

(0.85) 1.25 1.35 1.54

B 0.60(0.78)0.55

(0.72)0.49

(0.64) 1.67 1.82 2.04

C 0.55(0.72)0.49

(0.64)0.42

(0.55) 1.82 2.04 2.38

D 0.46(0.60)0.41

(0.53)0.36

(0.47) 2.17 2.44 2.78

E 0.43(0.56)0.38

(0.49)0.33

(0.43) 2.33 2.63 3.03

F 0.41(0.53)0.36

(0.47)0.32

(0.42) 2.44 2.78 3.13

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4- LINVOLUCRO VETRATO DEGLI EDIFICIAlla fine dell800, per il diffondersi di edifici con struttura portante realizzata in acciaio (si pensi, peresempio, al Crystal Palace progettato da Paxton, Londra 1851), il vetro divenne un elemento dinvolucroarchitettonicamente rilevante assumendo, talvolta, caratteristiche di particolare pregio dovute, per esempio,al valore artistico degli infissi metallici ed agli effetti di mutue riflessioni del contesto costruito edellambiente circostante.Con il progressivo affinamento delle tecniche produttive e la specializzazione dei cantieri edili le paretivetrate sono divenute componenti in grado di caratterizzare ledificio per gli aspetti di leggerezza edelevato contenuto tecnologico. Fra i numerosi edifici, interessanti anche per gli aspetti formali che essiesprimono, si possono citare come esempi di architettura moderna: la Kaufmann Desert House di RichardNeutra (Palm Springs, California, 1946) e la Farnsworth House di Mies Van der Rohe (Plano, Illinois, 1950);oppure, come esempi di architettura contemporanea: la Palazzina Uffici e Direzione per iGuzziniIlluminazione di Mario Cucinella (Recanati, 1996), la Biblioteca Nazionale di Francia di Dominique Perrault(Parigi, 1996) e la Commerzbank di Norman Foster (Francoforte, 1997).Linvolucro edilizio vetrato (in certi casi espressione di una moda diffusa a livello internazionale delledificiohigh-tech con facciata continua in vetro) ha rappresentato notevoli problemi di isolamento termicoaggravato, negli ultimi venti anni, dallemanazione di atti legislativi e normativi nazionali sul risparmioenergetico che hanno prodotto, in genere, un aumento dello spessore degli strati isolanti nelle paretiopache dellinvolucro edilizio.Luso estensivo del vetro nelle facciate e nelle coperture degli edifici di carattere residenziale e, ancor pidiffusamente, in quelli per il terziario (p.e. le facciate continue delle torri per uffici) e per lindustria (p.e.capannoni con coperture a shed) ha inoltre reso necessaria unanalisi puntuale dellilluminazione naturale(di cui si dir in un successivo paragrafo) con strumenti di simulazione sempre pi evoluti ed in grado dimodellare anche geometrie molto complesse.

4a- Caratteristiche termofisiche del vetro. Aspetti normativiNelle usuali applicazioni in edilizia per vetro da finestre si intende, generalmente, il vetro di silicato sodo-calcico prodotto in lastre piane, commercializzate in formati standard di larghezza pari a 321 cm (larghezzadel nastro di colata) e lunghezza variabile in relazione al metodo di imballaggio.Per il vetro sodo-calcico si assumono i seguenti valori di riferimento (UNI 10351 ed UNI EN 12524): conducibilit termica di progetto (o utile di calcolo) a 283 K kv = 1.0 (W/mK); densit (o massa volumica) v = 2500 (kg/m3); calore specifico (a pressione costante) cp = 0.75 (kJ/kgK);

in altre parole una lastra di vetro ha una resistenza termica conduttiva espressa dallo stesso numero cheesprime lo spessore in metri ed una massa per unit di superficie di 2.5 kg per ogni millimetro di spessore.Dai valori di kv, v e cp si ottiene: diffusivit termica, = kV/vcp = 0.53x10-6 (m2/s).

Infine per il vetro sodo-calcico si assume per lemissivit26, , il seguente valore di riferimento: =0.837;

la conoscenza dellemissivit delle superfici che delimitano lintercapedine di una parete vetrata (correttaalla temperatura media di riferimento dellintercapedine) risulta necessaria per calcolare il termine radiativodella conduttanza dellintercapedine.

26 Lenergia emessa dalle superfici reali sempre inferiore a quella emessa da una superficie nera alla stessatemperatura e per poterla valutare utile introdurre una propriet radiativa della superficie, tale propriet dettaemissivit (). La valutazione della emissivit di un corpo non generalmente una operazione semplice per linfluenzaesercitata dalle condizioni superficiali dei corpi (p.e. rugosit e stato di ossidazione). Lemissivit dei materiali edili(esclusi i metalli) in genere maggiore di 0.8 alla temperatura ambiente. Essa normalmente aumenta con la lunghezzadonda e generalmente diminuisce allaumentare della temperatura. A titolo di esempio si riportano alcuni valori diemissivit (globale in direzione normale) dei pi comuni materiali edili alla temperatura di 300 K: mattone in laterizio=0.93, intonaco di gesso =0.92, marmo (grigio chiaro lucidato) =0.93, legno di quercia (piallato) =0.90 (fonte: DeSantoli L., Fisica tecnica ambientale Trasmissione del calore, Casa Editrice Ambrosiana, Milano 1999).

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Gli aspetti generali, le definizioni, le tolleranze dimensionali dei prodotti vetrari utilizzati comunemente inedilizia sono ampiamente descritti nella normativa tecnica nazionale (si vedano, per esempio, la UNI10593-1/1996 e la UNI EN 572-1/1996).Con riferimento ai prodotti vetrari di base (vetro float, vetro tirato o semplice, vetro stampato o colato)realizzati con vetro comune sodo-calcico si possono anche citare, a titolo di esempio, le seguenti: UNI EN 572-2 (1996), Vetro per edilizia - Prodotti a base di vetro di silicato sodo-calcico - Vetro float; UNI EN 572-4 (1996), Vetro per edilizia - Prodotti a base di vetro di silicato sodo-calcico - Vetro tirato; UNI EN 572-5 81996), Vetro per edilizia - Prodotti a base di vetro di silicato sodo-calcico - Vetro

stampato.

Nella norma UNI EN 41027 sono riportati i metodi di calcolo per la determinazione di caratteristiche ottiche(p.e. i coefficienti di trasmissione, riflessione e assorbimento e lindice di resa cromatica) ed energetiche(p.e. il fattore di guadagno solare) di pareti vetrate realizzate in lastra singola o con una o pi intercapedini.La radiazione incidente, W, su una lastra di vetro piano viene in parte trasmessa, tw, in parte riflessa, rw, inparte assorbita, aw. Fra il coefficiente di trasmissione (t), il coefficiente di riflessione (r) ed il coefficiente diassorbimento (a) sussiste la relazione: t + r + a = 1Per esempio, una lastra piana di vetro chiaro semplice (tipo SGG PLANILUX della Saint-Gobain GlassItalia S.p.A.) con uno spessore di 4 mm trasmette il 90% della radiazione incidente, riflette l8% ed assorbeil 2%.I coefficienti di trasmissione, riflessione e assorbimento dipendono dal materiale, dallangolo di incidenza edalla lunghezza donda della radiazione incidente.I vetri sono trasparenti per lunghezze donda comprese tra 0.3 e 2.5 m, cio per tutto il visibile e per ilprimo infrarosso; risultano quindi opachi nellultravioletto e nel lontano infrarosso.

Nella norma UNI EN 67328 sono riportati i metodi di calcolo della resistenza termica totale di pareti vetrate (iparametri di riferimento normalizzati si riferiscono al vetro sodo-calcico) realizzate in lastra singola o conuna o pi intercapedini daria. La norma indica dei procedimenti di calcolo nei casi in cui lintercapedine siariempita con gas, a titolo di esempio nella stessa norma sono riportate le principali propriet termofisichedellargon, dellesafluoruro di zolfo e del cripto. Per il calcolo della conduttanza del gas, con cui riempitalintercapedine, la norma utilizza le formule per la convezione naturale, introducendo i numeri di Nusselt,Prandtl e Grashof.

4b- Prodotti vetrari specialiPer migliorare le prestazioni termiche di una parete vetrata isolante, anche in relazione alla legislazionenazionale sul risparmio energetico, possibile aumentare, anche notevolmente, il valore della resistenzatermica totale riempiendo, per esempio, con un gas le intercapedini interposte fra le lastre.I gas pi frequentemente utilizzati sono: largon, lesafluoruro di zolfo e il cripto, dei quali la normativatecnica indica le principali propriet termofisiche per vari valori della temperatura.Un ulteriore aumento della resistenza termica delle vetrate isolanti usualmente ottenuto depositando sualmeno una delle facce interne allintercapedine composti metallici basso emissivi durante il processo diproduzione delle lastre, al fine di ridurre la potenza termica scambiata per irraggiamento tra le due lastre.Lutilizzo estensivo del vetro sia nelle facciate che nelle coperture degli edifici ha accelerato, negli ultimianni, la ricerca e lo sviluppo di prodotti vetrari speciali e materiali trasparenti innovativi.Una semplice classificazione e lelenco dei principali prodotti vetrari adatti ad applicazioni edili sono riportatinella seguente Tab. X.

I vetri selettivi sono ottenuti per deposizione di particolari rivestimenti (durante il processo produttivo)che ne modificano il comportamento nei confronti della radiazione incidente in funzione dellangolo diincidenza ( il caso dei vetri a controllo solare, p.e.: colorati o riflettenti) o della lunghezza donda ( il casodei vetri basso emissivi). In particolare: i vetri a controllo solare sono in grado di limitare lapporto di energia solare allinterno degli ambienti

(uso consigliato in climi caldi e periodi estivi); i vetri basso emissivi, caratterizzati dalla riflessione selettiva delle radiazioni dellinfrarosso lontano

emesse dai corpi a temperatura ambiente, sono in grado di ridurre le perdite di calore perirraggiamento (uso consigliato in climi freddi e periodi invernali);

27 UNI EN 410 (2000), Vetro per edilizia - Determinazione delle caratteristiche luminose e solari delle vetrate.28 UNI EN 673 (1999), Vetro per edilizia - Determinazione della trasmittanza termica (valore U) - Metodo di calcolo.

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i vetri misti, che integrano caratteristiche basso emissive e di controllo solare, consentono dicontrollare lenergia solare entrante negli ambienti durante la stagione estiva e, nello stesso tempo, dilimitare le perdite di calore durante linverno (uso consigliato in condizioni di clima temperato come inItalia).

I vetri cromogenici hanno la capacit di variare il proprio grado di trasparenza, anchesignificativamente, in risposta a stimoli esterni. In genere essi sono suddivisi in dispositivi non attivatielettricamente (autoregolanti) e in dispositivi attivati elettricamente (che richiedono un interventodellutenza).In particolare: i vetri fotocromici sono in grado di alterare le proprie condizioni iniziali di trasparenza e colore tramite

lesposizione alla luce; i vetri termocromici sono in grado di modificare le propriet ottiche in funzione della temperatura; i vetri elettrocromici sono in grado di mutare le caratteristiche della trasmissione ottica a seguito di un

cambiamento persistente e reversibile della loro struttura chimica, determinato dal passaggio di unacorrente elettrica attraverso il materiale stesso;

i vetri a cristalli liquidi sono in grado di far variare la trasmissione della luce sotto linfluenza di uncampo elettrico che ne orienta la struttura molecolare a barre.

Tabella X Elenco dei principali vetri speciali e prodotti trasparenti innovativi

A controllo solareBasso emissivi(a isolamento termico rinforzato)VETRI SELETTIVIIntegrati(basso emissivi e a controllo solare)FotocromiciNon attivati elettricamente TermocromiciElettrocromici

VETRI CROMOGENICI(a comportamento dinamico) Attivati elettricamente A cristalli liquidi

Pannelli prismaticiFilms olograficiTIM (Materiali Isolanti Trasparenti)ALTRI PRODOTTI INNOVATIVI

Granular Aerogel

4c- Trasmittanza termica di vetri e finestreI carichi termici dovuti al finestrato possono incidere notevolmente sul carico termico totale di un locale. Siosservi che le vetrate presentano generalmente basse resistenze termiche e sono trasparenti allaradiazione solare per cui locali con ampi finestrati risultano pi caldi in estate e pi freddi in inverno erichiedono dunque maggiori spese per la loro climatizzazione. Ovviamente, tanto pi grandi sono lesuperfici finestrate tanto migliore sar, generalmente, lilluminamento dellambiente (questultimo aspettosar trattato in un successivo paragrafo).Generalmente le finestre delle abitazioni sono realizzate con vetri non trattati singoli o doppi (leventualeintercapedine abitualmente riempita daria), telai in vari materiali (p.e. legno, ferro, alluminio, PVC, ) echiusure esterne di vario tipo (persiane in legno, tapparelle avvolgibili in PVC, ).E possibile valutare le dispersioni termiche attraverso il finestrato se nellespressione della trasmittanzatermica totale (Uw) si considera oltre al contributo del vetro (Ug) anche quello del telaio (Uf), delleventualeelemento di chiusura esterna (DU) durante le ore notturne ed il contributo del ponte termico costituito dalgiunto vetro-telaio (g).

Calcolo della trasmittanza termica del vetroLa norma di riferimento per il calcolo della trasmittanza termica di vetrate singole o composte da due o pilastre la UNI EN 673 (v. nota 28).Nel caso assai comune di finestra con vetro singolo, dati i piccoli spessori dei vetri usati nel finestrato(generalmente 4 mm), nella trasmittanza termica (Ug) della lastra si pu trascurare il contributo dovuto allaconduzione e scrivere semplicemente:

17

Km/W49.511

1U 2ei

ei

eig =+

=+

=

in cui si posto, con ovvio significato dei simboli: i=8 ed e=23 W/m2K, ovvero ri=1/i=0.13 edre=1/e=0.04 m2K/W (UNI EN 673).Nel caso pi generale di vetrate costituite da pi lastre di vetro (p.e. vetri doppi, vetri tripli, ) e varieintercapedini la trasmittanza termica del vetro (Ug) pu essere calcolata con la relazione:

= =

+++= m

1i

n

1jji

i

ie

g

Rcarkdr

1U

avendo indicato con di e ki rispettivamente lo spessore (m) e la conducibilit termica (W/mK) della i-esimalastra di vetro e con Rcaj la resistenza termica (m2K/W) della j-esima intercapedine.La resistenza termica Rca di intercapedini daria non ventilate per vetrate doppie riportata, per varispessori dellintercapedine, nella UNI EN ISO 10077-129, nei casi di vetri trattati con depositi superficialibassoemissivi e non (v. Tab. XI).Per calcolare la resistenza termica di pi intercapedini in una vetrata multipla, eventualmente riempite conun gas diverso dallaria (argon, kripton oppure SF6) si pu seguire il procedimento indicato nellAppendiceB della UNI EN 673.I valori di Ug per numerose tipologie di vetrate sono generalmente indicate nei cataloghi dei principaliproduttori di vetro (p.e. Saint-Gobain, Pilkington, Gravelbel ). Valori di riferimento della trasmittanzatermica di vetrate doppie e triple per vari spessori delle lastre e per diversi gas di riempimento delleintercapedini, nel caso di lastre senza trattamenti superficiali, sono riportati nella UNI EN ISO 10077-1 (v.Tabb. XII-XIII).

Tabella XI - Resistenza termica Rca (m2K/W) di intercapedini daria non ventilatenelle vetrate(fonte: UNI EN ISO 10077-1).

Rca(m2K/W)

Caso di una sola superficie trattata

Spessoredellintercapedine

daria(mm) =0.1 =0.2 =0.4 =0.8

Caso di vetrinon trattati

6 0.211 0.190 0.163 0.132 0.1279 0.298 0.259 0.211 0.162 0.154

12 0.376 0.316 0.247 0.182 0.17315 0.446 0.363 0.276 0.197 0.18650 0.406 0.335 0.260 0.189 0.179

100 0.376 0.315 0.247 0.182 0.173300 0.333 0.284 0.228 0.171 0.163

(v. note alla Tab. XIII)

Tabella XII Trasmittanza termica, Ug (W/m2K), di vetrate doppie senza trattamentisuperficiali delle lastre (fonte: UNI EN ISO 10077-1).

Tipo di gas nellintercapedine(concentrazione del gas 90%)

Dimensioni(mm)

Aria Argon Krypton Esafluoruro dizolfo (SF6)

4-6-4 3.3 3.0 2.8 3.04-9-4 3.0 2.8 2.6 3.1

4-12-4 2.9 2.7 2.6 3.14-15-4 2.7 2.6 2.6 3.14-20-4 2.7 2.6 2.6 3.1

(v. note alla Tab. XIII)

29 UNI EN ISO 10077-1 (2002), Prestazione termica di finestre, porte e chiusure Calcolo della trasmittanza termica Metodo semplificato.

18

Tabella XIII Trasmittanza termica, Ug (W/m2K), di vetrate triple senza trattamentisuperficiali delle lastre (fonte: UNI EN ISO 10077-1).

Tipo di gas nellintercapedine(concentrazione del gas 90%)

Dimensioni(mm)

Aria Argon Krypton Esafluoruro dizolfo (SF6)

4-6-4-6-4 2.3 2.1 1.8 2.04-9-4-9-4 2.0 1.9 1.7 2.0

4-12-4-12-4 1.9 1.8 1.6 2.0

Note relative alle Tabb. XI-XIII I valori si riferiscono a vetrate verticali o con un angolo di inclinazione, , rispetto allorizzontale compreso

nellintervallo 60

19

Tabella XIV Trasmittanza termica lineare g per vari tipi di telaio in presenza didistanziatori in alluminio o acciaio (fonte: UNI EN ISO 10077-1).

g (W/mK)

Materiale del telaio Vetrata doppia o tripla con vetronon trattato e riempimentodellintercapedine con aria o gas

Vetrata doppia a bassaemissivit o tripla con almeno

due rivestimenti a bassaemissivit e riempimento delle

intercapedini con aria o gasTelaio in legno o in plastica 0.04 0.06Telaio in metallo (alluminio) con taglio termico 0.06 0.08Telaio in metallo (alluminio) senza taglio termico 0 0.02

Tabella XV Trasmittanza termica (Uw) di finestre con area del telaio pari al 30% dellareadellintera finestra (fonte: UNI EN ISO 10077-1).

Uf (W/m2K)Tipo divetrata

Ug(W/m2K) 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 3.8 7.0

singola 5.7 4.3 4.4 4.5 4.6 4.8 4.9 5.0 5.1 6.13.3 2.7 2.8 2.9 3.1 3.2 3.4 3.5 3.6 4.4doppia 1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.7 1.9 2.0 2.1 2.92.3 2.0 2.1 2.2 2.4 2.5 2.7 2.8 2.9 3.7tripla 0.5 0.8 0.9 1.0 1.2 1.3 1.4 1.6 1.7 2.5

Tabella XVI Trasmittanza termica (Uw) di finestre con area del telaio pari al 20% dellareadellintera finestra (fonte: UNI EN ISO 10077-1).

Uf (W/m2K)Tipo divetrata

Ug(W/m2K) 1.0 1.4 1.8 2.2 2.6 3.0 3.4 3.8 7.0

singola 5.7 4.8 4.8 4.9 5.0 5.1 5.2 5.2 5.3 5.93.3 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.4 3.5 4.0doppia 1.1 1.2 1.3 1.4 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 2.32.3 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.6 2.7 3.2tripla 0.5 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.2 1.3 1.8

Calcolo della resistenza termica aggiuntiva per lelemento di chiusura esternoLa chiusura delle tapparelle avvolgibili durante le ore notturne, in particolare nei casi di bassa permeabilitallaria del sistema di chiusura e di un buon isolamento termico del cassonetto sopra alla finestra, riduce ledispersioni termiche attraverso il finestrato; il contributo di tale riduzione diviene significativo nel caso in cuigli avvolgibili sono del tipo coibentato, vale a dire che le cavit daria presenti nelle stecche orizzontali checompongono lavvolgibile sono riempite con schiume espandenti (p.e. schiume poliuretaniche).Per tenere nella debita considerazione leffetto dovuto alla chiusura, in particolare durante le ore notturne,di elementi esterni alla finestra (p.e. tapparelle avvolgibili) possibile considerare una resistenza termicaaggiuntiva (R), dovuta sia alla resistenza termica della camera daria che si viene a formare tra lelementodi chiusura e la finestra sia alla resistenza termica conduttiva (rS) della chiusura stessa (v. Fig. 2).Per la presenza della chiusura esterna (p.e. avvolgibile abbassato durante le ore notturne), dalla relazione(3), la resistenza termica complessiva della finestra (RTw) risulta quindi:

RTw = Rw + RNella UNI EN ISO 10077-1 sono riportate cinque relazione empiriche, valide per rS

20

R

rS

Esterno Interno

vetro

schermo

telaio

camera daria

Figura 2 Sezione schematica di una chiusura esterna.

Tabella XVII Valori di R (m2K/W) in funzione della permeabilit allariadellelemento di chiusura (fonte: UNI EN ISO 10077-1).

Permeabilit allaria della chiusura R(m2K/W)Molto elevata 0.08Elevata 0.25rs+0.09Media (p.e. chiusure ad ante piene, chiusure a veneziana di legno con stecche pienesovrapposte, avvolgibili in legno, plastica o metallo con stecche di connessione) 0.55rs+0.11

Bassa 0.80rs+0.14A tenuta 0.95rs+0.17

Nota- Nel caso di tendaggi, interni o esterni, le relazioni indicate in tabella risultano ancora valide ponendo rS=0.

b3 b3

b2

b1

chiusura

Interno

Esterno

Figura 3 Rappresentazione schematica di una chiusura esterna (vista frontale, in alto, e sezione, in basso).

21

Le classi di permeabilit allaria di una chiusura sono definite come indicato in Tab. XVII, trattadallAppendice H alla UNI EN ISO 10077-1.

Tabella XVII Classi di permeabilit allaria di chiusure esterne di finestre in funzionedella lunghezza caratteristica bs (fonte UNI EN ISO 10077-1).

Classe di permeabilitallaria della chiusura Permeabilit allaria

bS(mm)

1 Molto elevata bS>352 Elevata 15bS

22

Tabella XIX Trasmittanza termica massima, Ulim (W/m2K), e resistenza termica minima, Rlim (m2K/W)di vetri (fonte: Allegato C al D. Lgs.vo 192/2005, come sostituito dal D. Lgs.vo 311/2006).







A 5.0(6.5)4.5

(5.9)3.7

(4.8) 0.20 0.22 0.27

B 4.0(5.2)3.4

(4.4)2.7

(3.5) 0.25 0.29 0.37

C 3.0(3.9)2.3

(3.0)2.1

(2.7) 0.33 0.43 0.48

D 2.6(3.4)2.1

(2.7)1.9

(2.5) 0.38 0.48 0.53

E 2.4(3.1)1.9

(2.5)1.7

(2.2) 0.42 0.53 0.59

F 2.3(3.0)1.7

(2.2)1.3

(1.7) 0.43 0.59 0.77

Tabella XX Trasmittanza termica massima, Ulim (W/m2K), e resistenza termica minima, Rlim (m2K/W)di finestre (fonte: Allegato C al D. Lgs.vo 192/2005, come sostituito dal D. Lgs.vo 311/2006).







A 5.5(7.2)5.0

(6.5)4.6

(6.0) 0.18 0.20 0.22

B 4.0(5.2)3.6

(4.7)3.0

(3.9) 0.25 0.28 0.33

C 3.3(4.3)3.0

(3.9)2.6

(3.4) 0.30 0.33 0.38

D 3.1(4.0)2.8

(3.6)2.4

(3.1) 0.32 0.36 0.42

E 2.8(3.6)2.4

(3.1)2.2

(2.9) 0.36 0.42 0.45

F 2.4(3.1)2.1

(2.7)2.0

(2.6) 0.42 0.48 0.50

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