PROGETTAZIONE TERMICA degli EDIFICI

Le scelte progettuali devono tener conto dei seguenti fattori: A) fattori ambientali a.a) condizioni climatiche locali, nelle diverse condizioni stagionali, quali: temperatura, umidità relativa, ventosità e irraggiamento solare; a.b) caratteristiche dell'area, quali: orientamento, morfologia del terreno, vegetazione, presenza e/o disponibilità di corsi o specchi d'acqua; B) fattori tipologici b.a) caratteristiche tipologiche dell'insediamento e reciproca disposizione degli edifici; b.b) orientamento e relativa distribuzione delle unità abitative e dei singoli locali costituenti l'edificio con riferimento alla loro destinazione d'uso prevalente; b.c) distribuzione, orientamento e sistemi di protezione delle superfici trasparenti, loro rapporto rispetto alla superficie opaca in relazione allo sfruttamento degli apporti solari diretti nel periodo invernale, al controllo dell'irrag-giamento nel periodo estivo e all'ottenimento di un adeguato livello di illuminazione naturale; b.d) utilizzo di sistemi solari passivi atti allo sfruttamento degli apporti solari in forma diretta o indiretta e relativa capacità di accumulo termico; b.e) azione dei venti dominanti sull'involucro edilizio e sui serramenti come fattore di infiltrazione e raffreddamento invernale e di raffrescamento estivo; C) fattori tecnico-costruttivi c.a) caratteristiche della struttura dell'edificio, in relazione al suo comportamento in regime termico stazionario e variabile, volte a minimizzare il contenimento dei consumi energetici; c.b) caratteristiche delle strutture in relazione agli aspetti relativi alla condensazione superficiale e interstiziale, alla presenza di ponti termici e ai parametri di benessere quali la massima temperatura estiva interna e il fattore di luce diurna;

c.c) caratteristiche specifiche dei materiali e componenti impiegati e loro certificazione ai fini energetici; D) fattori connessi ai condizionamenti delle soluzioni impiantistiche d.a) gli impianti di climatizzazione, elettrici e idrici, devono tendere al perseguimento dei seguenti obiettivi: - alta efficienza energetica degli impianti nuovi e migliorata efficienza energetica degli impianti esistenti; - recupero del calore di scarto; - utilizzo ottimale dell’acqua ; - introduzione dei contributi di fonti di energia rinnovabile; - controllo della purezza dell'aria e igiene degli ambienti.

Determinazione dell'energia termica scambiata per trasmissione e ventilazione

L'energia QL scambiata per trasmissione, attraverso le pareti dell'involucro edilizio, e per ventilazione, si calcola come:

QL =QT+Qv+QU dove:

QT = energia termica scambiata per trasmissione con l'ambiente esterno;

Qv = energia termica scambiata per ventilazione;

QU = energia termica scambiata per trasmissione con ambienti adiacenti non riscaldati.

L'energia termica per trasmissione con l'ambiente esterno si determina come:

QT= HT ∆τ dove: HT = coefficiente di dispersione termica per trasmissione tra la zona considerata e l'ambiente esterno; ∆τ = differenza di temperatura tra la zona considerata e l'aria esterna. Il valore del coefficiente di trasmissione per le pareti verso

l'ambiente esterno HT si calcola come:

dove:

d = numero di componenti termicamente uniformi disperdenti verso l'esterno; p = numero di ponti termici presenti verso l'esterno; A = area di ciascun componente termicamente uniforme rivolto verso l'esterno; K = coefficiente globale di trasmissione di ciascun componente; k = coefficiente lineico di trasmissione per ponte termico; L = lunghezza del ponte termico. Per il calcolo del coefficiente globale di trasmissione per ciascun componente si utilizzano i dati e le relazioni riportate in: - componenti opachi, norma UNI 7357/74, UNI 10355, UNI 10351; - componenti finestrati UNI 10345. Per la definizione delle lunghezze di ponte termico e per il calcolo dei coefficienti lineici di trasmissione, con esclusione dei flussi termici scambiati con il terreno, si utilizzano i dati e le relazioni presenti nella norma UNI 7357 FA-3. L'energia termica scambiata per ventilazione e infiltrazione si determina come:

Qv = Hv ∆τ dove: HV = coefficiente di dispersione per ventilazione e infiltrazione;

∆τ = differenza di temperatura tra la zona e l'aria esterna.

Il coefficiente di dispersione per ventilazione e infiltrazione si calcola come:

Hv = c ρ ψ

dove:

c = capacità termica specifica dell'aria (valore di riferimento

∑ ∑+=d p

llllllT LkKAH1 1

1000 J/kgK); ρ = massa volumica dell'aria (valore di riferimento 1,2 kg/m3); ψ = portata d'aria volumetrica (m3/s).

Determinazione dei contributi energetici gratuiti dalle sorgenti interne e dalla radiazione solare

Sono definiti apporti gratuiti i contributi energetici dovuti a sorgenti non legate all'impianto di riscaldamento. Sono da ritenersi tali, quindi, i contributi energetici dovuti a sorgenti interne quali persone, luci, apparecchiature varie, utilizzo di acqua calda sanitaria, radiazione solare.

Il valore globale dell'apporto energetico mensile dovuto alle diverse sorgenti presenti si calcola come:

∑=s

ljl QQ1

dove:

s = numero di sorgenti interne;

Qlj = apporto energetico di ciascuna sorgente (J/mese). L'apporto energetico mensile dovuto alla radiazione solare dipende: _ - dall'entità della radiazione solare incidente sulle diverse pareti dell'involucro edilizio;

- dalle caratteristiche geometriche dei diversi componenti edilizi sia opachi che trasparenti;

- dalle proprietà termofisiche dei componenti sia opachi che trasparenti. qsj = irradianza globale giomaliera media mensile incidente sulla parete con esposizione j;

Aei = area equivalente della superficie che ha orientamento i. Il valore dell'irradianza globale giornaliera media mensile incidente, per le diverse esposizioni, è desumibile dalla norma UNI 10349.

Relatvamente alle superfici trasparenti, per ciascuna superficie i-esima il valore dell'area equivalente si calcola come: Aei = Fsi Fci Ffi gi Aii dove:

FS = fattore di schermatura dovuto a ostruzioni esterne legate sia all'orografia del territorio che ad oggetti; ;

Fc = coefficiente di riduzione dovuto a schermi interni e/o esterni;

Ff = coefficiente di riduzione dovuto all'area del telaio (rapporto tra l'area dei vetro e quella del vuoto);

g = coefficiente di trasparenza solare dell'elemento;

A = area della superficie (assunta pari a quella dell'apertura realizzata sulla parete).

Determinazione del fabbisogno energetico utile mensile necessario per garantire la temperatura di progetto in regime di funzionamento continuo

Il fabbisogno energetico Qh rappresenta la quantità di energia richiesta da ciascuna zona nell'ipotesi di considerare: funzionamento continuo dell ' impianto di riscaldamento;

assenza di oscillazione della temperatura interna (sistema di regolazione ideale);

Fattore di intermittenza e attenuazione L'energia termica può essere trasferita all'ambiente in modo non continuo in conseguenza di interruzioni di produzione (regime intermittente)

( )ei

n n

jljjiiiD ttlKAKQ −⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛+= ∑ ∑

1 1

2

3 Dispersioni termiche Le dispersioni termiche di un edificio vengono di solito valutate mediante la seguente espressione:

(2)

dove Ki ed Ai sono, rispettivamente, il coefficiente di trasmittanza termica unitaria e la superficie interna della zona corrente i-esima (espressi in W/m2 °C o kcal/h °C m2). Per maggior completezza, si rammenta che i singoli valori Ki si calcolano con la seguente relazione:

ek

kj

j

j

ii Cs

K αλα1111

+++= ∑∑

dove: sj = spessore del materiale j-esimo, omogeneo o con trascurabile disomogeneità e pertanto assimilabile ad omogeneo (m); λj = conduttività termica del materiale j-esimo omogeneo o assimilabile ad omogeneo (W/m °C o kcal/hm °C); per comodità del lettore, viene riportato nella la tabella 1 un sunto della tabella UNI - FA 101, che raccoglie i valori di conduttività termica dei più comuni materiali impiegati in edilizia, dove, oltre ai valori desunti da prove di laboratorio, vengono indicati anche i coefficienti correttivi per tenere conto delle reali condizioni in opera; Ck = conduttività termica dello strato k- esimo del materiale non omogeneo o di lame d'aria non ventilate (W/m2 °C o kcal/hm2 °C); i valori Ru = 1/Ck (espressi in hm2 °C/kcal) sono riportati nella norma; αi , αe = coefficienti di adduttanza interna ed esterna (W/m2 °C o kcal/hm2 °C); i valori relativi alle varie possibili configurazioni sono riportati nella tabella 2;

Klj, lj = coefficiente lineare e lunghezza interna della j-esima zona ponte termico (espressi, nell'ordine, in W/m °C, o

kcal/hm °C, e in m), i valori sono desumibili da raccolta di casi già oggetto di Norma UNI;

ti = temperatura interna di base, fissata in fase di progetto per i singoli ambienti (°C) te = temperatura esterna minima di progetto (°C),

4 Vetrate isolanti Le vetrate si dicono isolanti quando sono caratterizzate dalla riduzione della trasmissione termica, ottenibile con la presenza di uno strato d'aria essiccata racchiusa fra due lastre di vetro. Per non pregiudicare nel tempo le sue proprietà essenziali di isolamento termico e trasparenza, l'insieme viene assemblato in modo opportuno, onde evitare in-filtrazioni d'aria fra le lastre, che nel tempo debbono permanere sigillate. Per migliorare ulteriormente le prestazioni termiche di tali elementi, sono attualmente in fase di applicazione vetrate isolanti modificate, per esempio, mediante deposito, sulle facce interne delle lastre di vetro, di opportuni strati mono-moleco-lari, e/o la sostituzione dell'aria essiccata con gas pesanti, e/o l'interposizione di sottili strati di materiali plastici con particolari caratteristiche. Per ottenere ridotte dispersioni termiche attraverso le aperture trasparenti, occorre prestare attenzione anche al tipo d'infisso impiegato, alla sua tenuta all'aria, e al rapporto fra superficie trasparente e superficie totale. Infatti, gli infissi hanno prestazioni termiche differenti in funzione dei diversi tipi di materiale con cui sono costruiti: possono essere metallici (alluminio, acciaio, acciaio inossidabile), oppure in legno, e da qualche tempo in materiali plastici; in ogni caso è bene che nelle parti di infisso non si creino ponti termici eccessivi. A tal fine, è prioritario che gli infissi possano conservare per lungo tempo le loro ca-ratteristiche peculiari, e cioè: estetiche, funzionali,

dimensionali, di tenuta all'aria e all'acqua meteorica. Nelle tabelle 3 e 4 sono riportati, a titolo di esempio, alcuni valori orientativi della trasmittanza di aperture rispettivamente non schermate e schermate (media giornonotte), in funzione di diverse possibili combinazioni del tipo di vetro e del tipo d'infisso. 5 Materiali isolanti I materiali isolanti, pessimi conduttori di calore, devono innanzitutto conservare nel tempo le proprietà per le quali sono stati scelti, e in particolare debbono possedere, nella maggior misura possibile, le seguenti caratteristiche: - basso coefficiente di conduttività termica;

- imputrescibilità; - insensibilità a tutti gli agenti chimici, o almeno a quelli usualmente presenti nell'edilizia;

- inappetibilità e inalterabilità all'azione di animali di qualsiasi tipo, in particolare insetti e roditori; - incombustibilità o almeno autoestinguenza al fuoco, senza generazione di gas tossici;

- modesta permeabilità al vapor d'acqua o, se permeabili, corredati di un'efficace barriera al vapore;

- minimo assorbimento e, in ogni caso, nessuna prolungata ritenzione d'acqua;

- buona resistenza meccanica, in particolare alla compressione e alle vibrazioni, senza riduzione di peso o di volume;

- inalterabilità a ripetute variazioni di temperatura nel campo - 20 °C, + 80 °C;

- modesta dilatazione termica nello stesso campo di temperature.

Abitualmente i materiali isolanti vengono suddivisi,

secondo la loro origine, in isolanti minerali (lana di vetro o di roccia), vegetali (sughero), di sintesi chimica (polistirolo o poliuretano, espansi o estrusi). Mentre la scelta più appropriata del materiale isolante viene lasciata, per qualità e tipo, al progettista sulla base di criteri di scelta riguardanti principalmente la destinazione, l'affidabilità e il prezzo, qui di seguito ne vengono evidenziate le precipue caratteri-stiche relativamente alla loro messa in opera che può avvenire in vari modi:

a) all'interno dell'edificio, cioè sulla faccia "calda" della parete opaca;

b) all'interno della parete in posizione intermedia;

c) all'esterno, cioè sulla faccia "fredda" della parete; Per tali soluzioni viene ripor-tato nella tabella 5 un quadro delle loro caratteristiche peculiari. La posizione del materiale isolante non ha influenza sulle dispersioni termiche delle pareti, se valutate in regime termico stazionario, mentre ne ha per quanto riguarda il fenomeno dell'accumulo termico nelle stesse. In particolare, al fine del benessere estivo, l'inserimento all'interno appare la soluzione meno consigliabile tra quelle prospettate.

6 Intercapedini d'aria

Se le strutture hanno al loro interno uno strato d'aria (intercapedine), viene fornito nella norma UNI 7357-74 il valore della conduttanza termica specifica C' di questo strato. I dati che in essa si ritrovano (tab. 6) si riferiscono a intercapedini racchiuse da superficie con emissività pari a circa 0,9, come avviene per la maggior parte dei materiali da costruzione.

Se lo spessore dell'intercapedine d'aria risulta superiore ai 10 cm, i moti convettivi risultano più agevoli e la resistenza termica dell'intercapedine si calcola come somma delle due resistenze liminari sulle superfici dell'intercapedine stessa.

7 Ponti termici

Molto spesso le pareti presentano disuniformità di flusso termico, attribuibili sia alla forma geometrica (spigoli), sia alla confluenza di materiali diversi (per esempio pilastri di cemento armato nella muratura di parete), quindi anche con caratteristiche termiche spesso diverse (per esempio solaio di piano in calce-struzzo intersecante pareti termicamente isolate). Queste zone eterogenee del contorno vengono dette "zone ponte termico" (figg. 1 e 2), in quanto in esse le dispersioni termiche sono più elevate rispetto alle zone correnti e, di conseguenza, presentano temperature superficiali interne minori. Nell'edilizia osservante le Leggi precedenti (L. 373/76 , L. 10/91) tali zone hanno assunto particolare importanza per i consumi energeti-ci, ma soprattutto per la frequenza con cui su di esse si sono verificate condensazioni superficiali, muffe e/o macchie o aloni, antigienici e antiestetici. Le zone ponte termico assumono importanza sempre più rilevante tanto più elevata è la differenza di temperatura tra l'interno e l'esterno, e tanto più contenute sono le dispersioni delle zone correnti, cioè tanto più termicamente isolate sono le pareti e i solai.

La distribuzione della temperatura, e quindi la trasmissione del calore, attraverso una parete costituita da materiali omogenei isotropi può essere oggetto di valutazioni teoriche: un metodo di calcolo numerico attualmente applicato con successo ai problemi della trasmissione del calore, così come a molti altri problemi, è il metodo degli elementi finiti. Alla base dell'impiego dei valori Kl, presentati nelle suddette raccolte, contributo della zona ponte termico deve essere molti-plicata per due (figg. 1 e 2).

Viene così introdotto il coefficiente di trasmittanza termica lineare Kl, il cui valore viene fornito da tabelle per le configurazioni più frequentemente adottate. Nella raccolta UNI-FA3 vengono riportati gli esempi più significativi con i valori relativi di Kl Appare, inoltre, evidente come per annullare o limitare gli effetti negativi delle zone ponte termico si debbano adottare configurazioni di posa del materiale isolante che ne consentano la continuità e, ove ciò non sia possibile, vengano prolungati o sovrapposti gli strati isolanti attorno al ponte termico; alcuni esempi significativi sono rappresentati nelle figure 3-8, dove sono riportati i vari valori dei coefficienti di trasmittività delle zone correnti K1 e K2, quelli dei coefficienti lineari Kl, nonché gli andamenti delle linee isotermiche più significative per l'eventuale formazione di condensa superficiale (12 °C; 14 °C) e l'isoterma a 0°C, temperatura di solidificazione dell'acqua (ghiaccio).

8 Formazione di condensa sulle e all'interno delle pareti perimetrali degli edifici Escludendo l'analisi dei fenomeni di umidità derivante da infiltrazioni di origine meteorica o da assorbimenti per capillarità dal sottosuolo, si esamina qui il manifestarsi di formazioni di condensa sulle o nelle pareti di edifici. Tali problematiche riguardano, come novità relativa, le costruzioni più recenti in quanto, da fenomeno pressoché ignorato nell'edilizia costruita prima dell'applicazione della Legge 373/76, successivamente ad essa, e in particolare per un massic-cio impiego di strati isolanti e di infissi a tenuta, esso è diventato negli anni Ottanta un caso non raro.

Per quanto riguarda la carenza d'aria di rinnovo negli ambienti, ciò è da imputarsi all'ottima tenuta degli attuali serramenti, all'uso di materiali pressoché impermeabili inseriti nelle pareti opache, alla diminuzione del numero di canne fumarie o di ventilazione presenti negli odierni alloggi. E’ necessario distinguere il fenomeno della condensa superficiale da quello della condensa all'interno delle pareti. Il vapor d'acqua presente nell'aria ambiente condensa sulla superficie interna di una parete quando la temperatura superficiale in quella zona di-venta minore di quella di rugiada, come avviene spesso nelle zone ponte termico. Tale inconveniente è tollerabile solo se momentaneo, come spesso accade nelle stanze da bagno o nelle cucine in presenza di sensibili produzioni di vapore e/o di temperature maggiori di quelle abituali. Diverso è invece il fenomeno che riguarda il diffondersi del vapor d'acqua, attraverso le pareti opache quando, durante la stagione invernale, esso passa dall'interno verso l'esterno sostanzialmente a causa della differenza di pressione parziale del vapore che si crea in tali condizioni. Infatti, le temperature interne più elevate creano pressioni parziali del vapore maggiori rispetto a quelle esterne, dove le temperature sono nettamente inferiori. Il passaggio di vapore di per sé non provoca inconvenienti, purché nel suo passaggio attraverso la parete esso non incontri strati di materiali a temperatura tale da causare la condensazione, che può essere tollerata se temporanea o contenuta per quantità, mai se permanente o abbondante. Se l'acqua sostituisce l'aria negli interstizi all'interno delle pareti, la resistenza termica diminuisce sensibilmente e il fenomeno negativo si esalta rapidamente con deterioramento dei materiali, a causa della presenza d'acqua ed eventualmente anche di ghiaccio. 8.1 Fenomenologia e metodi di calcolo

Una breve descrizione di come il fenomeno della condensa all'interno delle pareti possa formarsi è il seguente: nelle condizioni invernali la temperatura all'interno degli ambienti è di circa 20 °C e l'umidità relativa in genere varia dal 40 al 60%, con valori di punta intorno all'80-90% in corrispondenza di locali affollati o servizi, mentre la temperatura dell'aria esterna è assai inferiore, con valori di umidità relativa spesso elevati (80-90%). Sulla base delle conoscenze psicrometriche si può osservare come, nelle condizioni invernali, la pressione parziale del vapore acqueo, e così la sua con-centrazione, decresca gradualmente dal valore più alto che si ha all'interno dell'ambiente fino a raggiungere il livello più basso all'esterno. Il limite superiore della pressione parziale del vapore Pr è proprio dato dalla pressione di saturazione PS: quando questo limite viene raggiunto si ha condensazione. All'interno della parete, procedendo dall'interno verso l'esterno, diminuiscono sia Pr per quanto detto prima, sia Ps, perché decresce la temperatura, di cui essa è funzione. Si tratta ora di quantificare in termini numerici quanto detto precedentemente: si dovrà cioè definire come varia la pressione parziale e la pressione di sa-turazione all'interno della parete. La determinazione della pressione di saturazione è abbastanza semplice perché, essendo essa funzione della sola temperatura, basterà definire, in condizioni di regime stazionario, come varia la temperatura all'interno della parete. Per quanto riguarda invece la pressione parziale bisognerà introdurre una grandezza caratteristica dei materiali che costituiscono la parete riguardo la resistenza che essi oppongono al passaggio del vapore. Tale grandezza viene identificata con due parametri differenti: il primo è un valore assoluto e rappresenta la permeabilità al vapore (π) del materiale; l'altro è un valore relativo e indica di quanto la resistenza di un certo materiale, al passaggio del vapore, è superiore a quella dell'aria, a parità di spessore e di temperatura: di sviene

indicato come µ e definito coefficiente di resistenza al pas-saggio del vapore. I valori di µ dei vari materiali abitualmente impiegati in edilizia vengono determinati sperimentalmente mediante prove di laboratorio, codificate da varie normative nazionali, e si possono reperire in apposite tabelle.

Per determinare l'andamento della curva delle pressioni parziali si ricorre alla legge di Fick.

Sono stati proposti vari metodi per la progettazione termoigrometrica delle pareti, ma quello più usato e classico rimane il metodo, pur ampiamente ap-prossimato, proposto da Glaser. Tale metodo è grafico e consiste nel tracciare un diagramma in cui, in funzione dello spessore dei vari strati costituenti la parete, si riporta superiormente l'anda-mento della temperatura e inferiormente l'andamento delle pressioni parziali (Pr) e quello della pressione di saturazione (Ps) del vapor d'acqua. Per il suo tracciamento servono, quindi, i seguenti dati: spessore, conducibilità termica, coefficiente µ di resistenza al passaggio del vapore dei materiali costituenti la parete; temperature e umidità di progetto rispettivamente dell'ambiente in-terno ed esterno (per queste ultime si vedano i valori consigliati dalla letteratura tecnica del settore, riportati nella tabella 8 per le principali città italiane, caratteristiche per il loro clima).

Fig. 1 Esempi dei più ricorrenti ponti termici in sezione verticale. Fig. 2 Esempi dei più ricorrenti ponti termici in pianta.

1 2

Fig. 3 Esempio di ponte termico costituito dallo spigolo di due pareti termicamente isolate e dal pilastro. Fig. 4 Esempio di intervento per la riduzione del ponte termico della figura 3. Fig. 5 Esempio di ponte termico costituito dalla parete e dall’ultimo solaio di piano. Fig. 6 Esempio di intervento per la riduzione del ponte temico della figura 5.

3

4

5

6

Fig. 7 Esempio di ponte termico costituito da una parete e dal primo solaio su spazio aperto. Fig. 8 Esempio di ponte termico costituito da una parete e da un solaio interpiano aggettante.

7

8

Il metodo presuppone

condizioni di scambio termico in regime stazionario e pertanto, applicando la legge di Fourier, dopo aver tracciato l'andamento della temperatura, si può determinare quello della pressione di saturazione PS. Si determinano poi le pressioni parziali relative all'ambiente esterno e interno:

Pri = Ui Ps (ti) e Pre = U e Ps (te), e i valori delle pressioni parziali attinenti alla superficie dei vari strati.

Partendo dall'interno si determinerà:

Pr1 = Pri - Mµ1 d1 (Pri - Pre)

ove (n = numero strati)

Poi analogamente Pr2, Pr3

,

Pr4.....Pm

con la formula:

Prj= Pr(j -1) - M µi di (Pri - Pre)

Riportati tali valori sul diagramma, si congiungeranno i vari punti con segmenti di retta. Se tale curva non intersecherà mai la curva delle pressioni di sa-turazione, allora non si avrà formazione di condensa all'interno della parete (figg. 9 e 10), altrimenti avverrà il fenomeno della condensa nella zona in cui la curva delle pressioni parziali sovrasta quella delle pressioni di saturazione (fig. 11). Nel tracciare la curva delle pressioni di saturazione si assume come valore di partenza (sulla superficie più interna) la pressione parziale dell'ambiente interno in quanto si è constatato sperimentalmente che esso si discosta di una quantità trascurabile dal valore reale. Lo stesso può dirsi per la superficie esterna della parete. Risulta cioè che la pressione parziale superficiale P’ri relativa a temperatura e umidità diverse da quelle ambientali, è pressoché uguale come valore alla

pressione parziale Pri presente nell'ambiente, ed analogamente P’re=Pre. Un'osservazione riguardante sempre il tracciamento della curva delle pressioni parziali (Pr), è il fatto che, mentre nel diagramma classico di Glaser tale curva può intersecare la curva delle Ps, in realtà P non potrà mai superare il valore di Ps. Quando la curva Pr interseca Ps si viene a costituire un punto an-goloso: in realtà non può esserci una discontinuità, in quanto non è presente all'interno della parete alcuna sorgente di flusso di vapore. In tale punto vi deve essere un aumento del gradiente di pressione, quindi la curva delle pressioni deve in realtà inflettersi fino a diventare tangente alla curva delle Ps. In realtà non è vero che la condensa si forma su una superficie limite, ma si ripartirà fra i diversi strati limitrofi, a seconda delle loro diverse capacità di assumere acqua, e quindi si formerà una zona di condensa più o meno ampia. Dal diagramma di Glaser si può, inoltre, calcolare la quantità di condensa formatasi durante il periodo invernale. Essa si calcola, applicando la legge di Fick, come differenza fra il flusso di vapore entrante (Фe) e il flusso uscente (Фu):

( )( ) Cd

PPd

PP

e

rese

i

siri 1)(

)(⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡ −−

−= ∑ ∑ µµ

φ

ove (µd)i e(µd) e sono la resistenza al passaggio del vapore, rispettivamente della parte interna ed esterna alla zona di condensa, e C è il coefficiente di diffusione del vapore. Nel calcolo si consi-dera come zona di condensa quella che risulta dal metodo delle tangenti, in quanto questo comportamento è stato all'incirca comprovato sperimentalmente, ed anzi è risultato essere a prova di sicurezza. Supponendo il periodo convenzionale della fase di condensazione pari a 2 mesi, equivalente a 1440 ore, l'acqua formatasi nel corso di una stagione invernale sarà:

Qi = Ф 1440 kg/m2

( )∑+

=n

iiidM

1/1 µ

e tale valore deve risultare minore di una certa quantità convenzionale che secondo le norme DIN è di 0,5 kg/m2, mentre secondo quanto richiesto da alcuni capitolati italiani è 0,2 kg/m2.

Questi sono valori indicativi, il metodo di Glaser fornisce indica-zioni sufficientemente valide sullo stato termoigrometrico delle pareti: è, al tempo stesso, utile e semplice, poiché cerca di approssimare un fenomeno di per sé molto più complesso.

In conclusione, le informazioni che il metodo di Glaser fornisce sono da ritenersi indicative sia per quanto riguarda il piano o la zona di condensa, che la quantità di condensa stessa; tuttavia, per le ragioni già esposte, esso fornisce informazioni sufficientemente valide, dal punto di vista applicativo, sul comportamento portamento termoigrometrico delle pareti. Si possono presentare 3 casi fondamentali: • per le condizioni climatiche di progetto non risulta avvenire formazione di condensa durante il periodo invernale: situazione ottimale; • risulta avvenire la formazione di condensa, ma essa è inferiore a un certo valore più o meno convenzionale ed è smaltibile durante il periodo estivo: si-tuazione accettabile; • analogo al caso precedente, ma con valori di condensa superiori al valore limite, oppure non smaltibile nel periodo estivo: situazione di parete condensante non respirante, ovvero situazione non accettabile. 8.2 Suggerimenti progettuali applicativi Il problema della condensa all'interno delle pareti va distinto da quello delle in-filtrazioni d'acqua e da quello della condensa superficiale interna. Esso risulta più pericoloso nelle situazioni climati-che più sfavorevoli. Dagli esempi riportati si possono trarre le seguenti conclusioni, o consigli progettuali: - se la parete è omogenea non esistono problemi di condensa; - se la parete è isolata, è bene che

l'isolante termico venga posizionato il più esternamente possibile; è quindi preferibile una soluzione "a cappotto" rispetto a una "a sandwich", - le barriere al vapore devono essere posizionate sempre verso l'interno rispetto allo strato isolante, al limite sul suo lato "caldo"; - è da preferirsi, per la soluzione pareti "a sandwich", l'impiego di isolanti aventi valori di µ elevati (tipo poliuretano, polistirolo estruso ecc.); - un'errata disposizione degli strati può creare all'interno della parete una "zona" di condensa riducendone in modo drastico la resistenza termica; - le coperture impermeabilizzate che risultano condensanti si possono rendere termoigrometricamente più idonee o introducendo una "forte" barriera al vapore sul lato "caldo" dell'isolante, oppure, nel limite del possibile, posizionando lo strato impermeabilizzante più internamente.

9 Regime termico variabile

Mentre finora è stata considerata solo la trasmissione del calore in regime stazionario, particolare attenzione va posta al comportamento degli edifici in regime termico variabile, cioè per quelli in cui il riscaldamento durante il periodo invernale è saltuario, o intermittente, specie con attenuazioni notturne; ma soprattutto è richiesta attenzione per il loro comportamento durante la stagione estiva. Per quanto riguarda il comportamento termico in regime variabile, durante il periodo invernale si possono sintetizzare le seguenti considerazioni: quando l'isolamento è posto all'interno della parete, si ottiene una rapida messa a regime della temperatura ambientale e un trascurabile accumulo di calore nelle strutture; esattamente l'inverso si verifica quando l'isolamento è posto sul lato esterno della parete opaca. La destinazione dell'edificio dovrà suggerire di volta in volta al progettista la scelta più appropriata. Nel corso della stagione estiva, e

in particolare durante le successioni di giornate caratterizzate da valori elevati di temperatura e di intensità d'irrag-giamento solare, gli edifici dovrebbero essere progettati e realizzati in modo tale da assicurare condizioni ambientali di sufficiente benessere termoigrometrico, anche in assenza di impianti di condizionamento.

A tale scopo, assume particolare importanza il sistema di protezione dall'irraggiamento solare (schermi, aggetti, alberi ecc.), l'inerzia delle pareti opache dell'edificio, quantificabile in base all'attenuazione (σ) dell'ampiezza delle variazioni della temperatura superficiale interna rispetto a quella ambientale esterna, e al ritardo di fase (φ), cioè all'intervallo di tempo con cui le variazioni di temperatura esterna si trasmettono all'interno (ore). Buone prestazioni sono assicurate, sotto questo punto di vista, da pareti opache in grado di fornire come valori orientativi σ< 0,05 e φ > 8 ore, relativamente a una ipotetica oscillazione sinusoidale della temperatura esterna avente periodo di 24 ore.

A caratterizzare l'inerzia termica dell'edificio concorrono sia le pareti opache esterne, come già sopra evidenziato, sia le pareti interne, e particolarmente quelle che "vedono" l'esterno, attraverso le superfici vetrate: pertanto sarà possibile conseguire soddisfacenti condizioni di benessere termico estivo anche in edifici realizzati con pareti leggere e vetrate, purché vengano adottati efficaci schermi o protezioni dall'irraggiamento diretto, e accuratamente scelti i materiali che costituiranno le pareti interne (specie soffitti e pavimenti), sia dal punto di vista della massa che delle caratteristiche termiche degli strati superficiali. Pare importante che, comunque, si raggiunga lo scopo di attenuare i valori massimi di temperatura negli ambienti e di ritardare l'immissione di energia termica negli stessi, spostandola verso le ore notturne quando la temperatura dell'aria esterna è ai valori minimi e il fenomeno del reirraggiamento raffredda rapidamente le superfici esterne.

9 10

In conclusione, lo scopo principale è quello di attenuare i massimi di energia termica entrante e di non sovrapporre gli effetti, cioè di non far coincidere temporalmente le temperature massime interne con quelle esterne. Fig. 11 Esempio di tracciamento di diagramma di Glaser per una parete multistrato (condensante).

11