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TRASMITTANZA E PONTI TERMICI: LE DISPERSIONI

ATTRAVERSO L’INVOLUCRO EDILZIO

Ponti termici

Alcuni elementi architettonici, come pilastri in cemento armato non isolati, balconi, tettoie

e simili, rappresentano un problema di dispersioni termiche e di scarso confort: tali

elementi architettonici sono realizzati con materiali che hanno scarsa resistenza termica

e producono nei punti di giunzione con l’edificio delle vere e proprie discontinuità di

trasmissione del calore, facendo penetrare il freddo nei muri e soprattutto nei

pavimenti dell’edificio, ecco il motivo per cui vengono chiamati “ponti termici”

Per esempio: se si tocca con una mano il pavimento dell’appartamento in vicinanza di

un balcone si avverte una temperatura decisamente più bassa che se si tocca il

pavimento verso l’interno dell’edificio.

Queste discontinuità di temperatura nei muri e pavimenti producono effetti negativi sul

confort in quanto assorbono calore per effetto radiante e danno infatti la sensazione di

muro o pavimento “freddo” alle persone che soggiornano nella stanza.

UNI EN ISO 14683: 2001 “Ponti termici in edilizia Coefficiente di trasmissione

termica lineica - Metodi semplificati e valori di riferimento”

Specifica metodi semplificati per la determinazione del flusso di calore attraverso i

ponti termici lineari che si manifestano alle giunzioni degli elementi dell’edificio.

La UNI EN ISO 14683 definisce il PONTE TERMICO, come parte dell'involucro

edilizio dove la resistenza termica, altrove uniforme, cambia in modo

significativo per effetto di:

- compenetrazione di materiali con conduttività termica diversa nell'involucro

edilizio (tamponamento in mattoni con struttura in c.a.; attacco serramenti;

giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto);

- discontinuità geometrica nella forma della struttura (es. angoli).

PONTI TERMICI SECONDO LA UNI EN ISO 14683

Un ponte termico è una difformità dell’edificio in corrispondenza della quale si

verifica uno scambio termico maggiore tra l’esterno e l’interno.

Ponti termici si hanno per esempio in corrispondenza di nodi strutturali e

tecnologici, dove il flusso termico non è ortogonale alla superficie di scambio e

accade che, all’interno di ciascuno strato di materiale omogeneo, le isoterme relative

al campo di temperatura non risultano più parallele alle superfici delimitanti la

struttura.

Trascurare i ponti termici comporta errori del 20-25%, senza contare che è in

corrispondenza di tali difformità dell’edificio che è maggiormente probabile che si

verifichino fenomeni di condensa.

Ponti termici ibridi: si ha un ponte termico ibrido

quando si verificano contemporaneamente le ipotesi

dei due casi precedenti.

Tipologia dei ponti termici

Ponti termici di forma: si ha un ponte termico

di forma in corrispondenza di quei punti in cui la

disomogeneità deriva dalla disposizione

geometrica di strutture uguali.

Per esempio negli angoli di pareti perimetrali,

nei giunti a T tra una partizione interna e un

muro perimetrale ecc.

Ponti termici di struttura: Si ha

un ponte termico di struttura nei

punti dell’edificio in cui si verifica

l’accostamento di strutture diverse

per materiali.

Per esempio nelle zone di

inserimento di travi in ferro in

strutture murarie.

Posizione e nomenclatura dei ponti termici in edilizia

W = pareti esterne e serramenti

R = solai

R = solai

C = pareti esterne P = pareti esterne e pilastri

F = pareti esterne e solai

interpiano

IW = pareti esterne e pareti interne

Nel fenomeno della trasmissione del calore un ruolo importante viene giocato dalle

caratteristiche geometriche dei materiali, infatti è stato osservato sperimentalmente che

in corrispondenza di discontinuità geometriche oppure in prossimità delle zone di

contatto tra materiali diversi,

il flusso di calore assume un andamento irregolare, determinando un maggior flusso e dando

così luogo ad una maggiore perdita di calore.

In queste circostanze si parla di ‘ponti termici’.

Per determinare tale flusso di calore si ricorre alla norma UNI 14683 che in corrispondenza

delle diverse discontinuità determina la trasmittanza termica lineare, denominata con la

lettera greca ψ (psi).

La trasmittanza termica lineare: i ponti termici

Trasmittanza termica lineica:

flusso termico in regime stazionario diviso per la lunghezza e la differenza

di temperatura tra gli ambienti posti a ciascun lato del ponte termico.

Per tenere conto della presenza dei ponti termici nel calcolo della dispersione

termica da parte di un edificio, è necessario aggiungere termini di correzione che

coinvolgono la trasmittanza termica lineica e puntuale:

L = coefficiente di accoppiamento termico, da utilizzarsi per il calcolo della potenza termica trasmessa attraverso

una porzione dell’involucro edilizio contenente ponti termici;

Ui = trasmittanza termica dell’i-esimo componente dell'involucro edilizio;

Ai = l’area del componente i;

Ψk= trasmittanza termica lineica del k-esimo ponte termico lineare;

lk= lunghezza del ponte termico lineare;

χj = trasmittanza termica puntuale del j-esimo ponte termico puntuale (generalmente trascurabile).

Si definisce per il ponte termico una grandezza analoga alla trasmittanza

delle strutture, denominata Coefficiente lineico di trasmissione.

Questo viene moltiplicato per la lunghezza del ponte termico e per la

differenza di temperatura tra interno ed esterno, ottenendo il flusso

termico disperso attraverso la disomogeneità.

Per il calcolo dei ponti termici occorre far riferimento

ai manuali specializzati che forniscono il valore del

coefficiente lineare k y per le varie situazioni

possibili:

ad esempio per intersezioni di pareti esterne, di

pareti esterne ed interne, di pareti verticali e solai, di

infissi per porte e finestre.

Il metodo CSTB, detto anche metodo delle

trasmittanze lineari, consiste nel calcolare il valore

della trasmittanza lineare iy per le varie situazioni di

trasmissione del calore.

Ne consegue che il flusso termico che attraversa le strutture in cemento armato è

7÷10 volte maggiore

di quello che attraversa le normali pareti coibentate e quindi le strutture portanti

fungono da by pass per il flusso termico che dall’interno va verso l’esterno.

Ad esempio la presenza di un pilastro o di una trave comporta un ponte

termico: basta considerare che:

• una parete normalmente coibentata con isolante termico ha

trasmittanza variabile fra 0.3÷0.7 W/m2K

• mentre il calcestruzzo delle strutture portanti ha trasmittanza variabile fra

2.2÷2.6 W/m2K.

Si osservi che si ha ponte termico tutte le volte che si hanno in parallelo

due elementi di trasmissione del calore aventi forti differenze della

resistenza termica.

In pratica, essendo unica la temperatura fra le due facce della parete con

ponte termico, l’elemento avente minore resistenza termica (ovvero maggiore

conduttanza termica) ha il maggior flusso di calore: si suol dire che funge da

by pass (o ponte termico) rispetto all’elemento di minore conduttanza.

Ponte termico privo di correzione

Correzione del ponte termico con pannelli isolanti

Cos’è la Termografia InfraRosso?

• La Termografia IR è la tecnica che consente di produrre

una immagine visibile della radiazione IR invisibile

(all’occhio umano).

• Un’immagine prodotta da una Termocamera IR è chiamato

Termogramma.

• Il Termogramma consente di visualizzare, tramite una

scala cromatica in falsi colori, la distribuzione del calore

nello scenario inquadrato.

La termografia applicata alle diagnosi energetiche

Termografia qualitativa Intuisco visivamente dove sono localizzate le fonti di calore disinteressandomi

momentanemente del valore di temperatura

Termografia quantitativa

Vado ad analizzare il valore di temperatura del dettaglio impostando il corretto

valore di emissività e i contributi della riflessione

Cosa vede la telecamera ad InfraRossi?

• Le telecamere ad infrarossi osservano l’energia termica irradiata dagli oggetti

• Esse non “vedono” la temperatura. Le temperature sono calcolate tramite le

variabili che l’utente fornisce alla termocamera.

Energia radiante in funzione della temperatura

Legge di Stefan-Boltzmann

ε = emissività

L’ Emissività di un corpo è la

sua capacità di irradiare

energia termica, in relazione

alla sua temperatura reale.

• Indica in sostanza quanto

è efficiente il nostro

radiatore termico.

• È un numero tra 0 e 1.

Emissività differente su una superficie isotermica

Tazza inox riempita di acqua bollente

Bassa emissività

Superficie pulita

La differenza di temperatura tra la parte destra e sinistra dell’oggetto è solo

apparente.

In realtà solo l’emissività cambia

Alta

emissività

superficie

verniciata

Lo spessore di isolamento corretto dipende dal tipo di

struttura da isolare e dalla zona climatica in cui si

costruisce.

La normativa attuale, il D.Lgs. 311/06, prevede dei

valori limite sulla trasmittanza termica (Ulim - valore

minimo richiesto dal D.Lgs. 311/06 per ristrutturazioni

dell’involucro di edifici esistenti) delle strutture

dell’edificio corrispondenti a spessori di isolante

crescenti.

La tabella di comparazione riporta a titolo esplicativo, gli spessori necessari

per ottenere, con i diversi materiali, il valore di trasmissione termica k=0,5.

Nella tabella è riportato in centimetri lo spessore di isolamento consigliabile per

rispondere ai requisiti minimi richiesti dal D.Lgs. 311/06 per il 2010.

Le prestazioni dell’involucro

Componenti opachi Coefficiente di conduzione l (W/mK)

Conduttanza C (W/m2K)

Densità r (kg/m3)

Calore specifico cp (J/kg K)

Permeabilità al vapor d’acqua (kg/m s Pa)

Trasmittanza termica U (W/m2K)

Ponti termici Coefficiente lineare di ponte termico (W/mK)

Componenti trasparenti Trasmittanza termica Uw (W/m2K),

Fattore solare g

Inerzia termica

l < 0,065W/mK isolanti

0,09 <l < 0,065 deb. isolanti

l > 0,09W/mK non isolanti

Coefficiente di conduzione o conduttività termica l

Rappresenta l’energia che per conduzione attraversa nell’unità di

tempo lo spessore unitario del materiale per una differenza unitaria di t.

Definisce univocamente l’attitudine di un materiale, omogeneo e

isotropo, a trasmettere il calore quando lo scambio avviene solo per

conduzione.

Funzione dello stato fisico del materiale, della temperatura, della

densità, della posa in opera.

l è per materiali omogenei o assimilabili (W/mK)

R = s/l resistenza termica (m2K/W) – almeno tre decimali

(UNI 10351e UNI 12524)

UNI 10351: 1994 “Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità

al vapore”

Valori da utilizzare quando non esistano norme specifiche per il materiale considerato

lm conduttività indicativa di riferimento, in laboratorio alla t=20°C

m maggiorazione percentuale (t=20°C, UR=65%), tiene conto di contenuto percentuale di

umidità, invecchiamento, costipamento.

l conduttività utile di calcolo

UNI EN 12524: 2001 “Materiali e prodotti per edilizia - Proprietà igrometriche -

Valori tabulati di progetto”

l conduttività termica di progetto

(UNI 10351e UNI 12524)

Coefficiente di conduzione o conduttività termica l

Conduttanza C

Flusso di calore che in regime stazionario attraversa 1 m2 di superficie di

un materiale non omogeneo per una differenza unitaria di t.

C è per materiali non omogenei o lame d’aria non ventilate (W/m2K)

R = 1/C (m2K/W)

(UNI 10355 - UNI 7357 – UNI 6946)

F=66%

s=37cm

s malta=1,2cm

R=1,06 m2K/W

F=76%

s=24+4cm

R=0,41 m2K/W

UNI 10355: 1994 “Murature e solai.

Valori della resistenza termica e

metodo di calcolo”

Fornisce i valori delle resistenze termiche

unitarie (laboratorio o calcolo) di tipologie

di pareti e solai più diffuse in Italia.

UNI EN ISO 6946:1999 “Componenti e

elementi per edilizia - Resistenza

termica e trasmittanza termica -

Metodo di calcolo”

Densità o massa volumica r (kg/m3)

Massa volumica del materiale secco. Usato come indice dell’inerzia termica di un componente edilizio opaco.

(UNI 10351e UNI 12524)

Calore specifico o capacità termica specifica cp (J/kg K)

Quantità di calore da fornire, a pressione costante, all’unità di massa del materiale per ottenere un aumento unitario di temperatura.

Rappresenta un indice della capacità di un materiale di trattenere, accumulare il calore. Usato come un indice dell’inerzia termica di un componente edilizio opaco.

(UNI 12524)