MISURA DELLA TRASMITTANZA TERMICA IN OPERA
Autore : Per. Ind. Remo Zandonella
[email protected] Premessa L’articolo fa riferimento all’utilizzo di prove strumentali in opera per la valutazione delle prestazioni energetiche degli edifici, le caratteristiche termo-igrometriche delle procedure normalmente utilizzate, per la loro semplicità, possono non trovare un riscontro diretto con la realtà se vengono applicate ad involucri esistenti. Considerazioni relative al possibile sviluppo delle prove in opera in ausilio alle valutazioni progettuali anche nell’ambito peritale. Riferimenti alle metodologie di calcolo I principali risultati dei calcoli da includere nella relazione tecnica, come anche indicato nel D.lsg 311 del 29/12/06, sono la trasmittanza termica U delle strutture opache verticali, orizzontali, inclinate e delle chiusure trasparenti. Per edifici nuovi la valutazione della trasmittanza si basa su dati provenienti dai produttori e ottenuti tramite calcolo della stratigrafia, sempre con caratteristiche dei materiali impiegati forniti dal produttore stesso. Nel caso di ristrutturazione edilizia, se si volessero adeguare le prestazioni energetiche ai requisiti di norma, potrebbe essere conveniente procedere con una misura in opera preventiva. La stratigrafia muraria, e quindi il dato della trasmittanza può essere calcolata in accordo con la norma EN ISO 6946, non è sempre possibile conoscerla perchè: o non si possono prelevare campioni di muratura con metodo invasivo , o in corso d’opera è stato cambiato il progetto originario , o modificato l’omogeneità della parete. In questi casi la misura della trasmittanza in opera può rivelarsi soluzione efficace anche nella fase successiva di controllo .
Nel caso in cui le prestazioni degli involucri edilizi dovessero essere valutate, per esempio in sede di audit per confermare quanto dichiarato dal costruttore, le prove in opera potrebbero subire uno sviluppo nel giudizio terzo come quella della nuova figura professionale del certificatore energetico . Oltre al valore di trasmittanza termica si dovrebbe abbinare anche quello sempre più importante di inerzia termica, ricavato da tabelle in rapporto alla massa della parete. La prova con termoflussimetro in effetti dà indicazioni sul tempo di sfasamento dell’onda termica durante il periodo di prova e quindi fornisce indizi sulle caratteristiche di inerzia termica dell’involucro. Inerzia composta da due parametri: lo smorzamento, inteso come rapporto tra il valore di
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ampiezza dell’onda esterna e quella interna e, lo sfasamento, inteso come tempo di attraversamento degli effetti termici che si hanno all’esterno. Misura della trasmittanza in sito Il metodo consente di ricavare i dati di conduttanza termica e tempo di sfasamento dell’onda termica, per la valutazione della trasmittanza, derivata dai dati precedenti, si utilizzano i coefficienti di adduzione interno ed esterno, forniti dalla normativa UNI 7357-74. he = Coefficiente di adduttanza, di convezione o di adduzione unitaria, relativo allo scambio termico tra la superficie della struttura esterna e l'aria che la lambisce [W/m² h °C]; hi = Coefficiente di adduttanza, di convezione o di adduzione unitaria, relativo alla trasmissione di calore tra la superficie della struttura interna e l'aria che la lambisce [W/m² h °C]. Le misure vengono eseguite in conformità della norma ISO 9869 che per il calcolo della conduttanza Л applica la procedura di calcolo delle “medie progressive”, utilizza valori medi temporali delle grandezze flusso termico e temperatura, di un periodo di monitoraggio sufficientemente lungo.
Rilievi in sito come esperienza Prove sperimentali sia su manufatti di nuova realizzazione e più nello specifico di strutture di epoca remota svolte dal 2008 sino al 2010, di seguito report su un edificio residenziale risalente agli anni cinquanta , per valutare in via preliminare le prestazioni energetiche dell’involucro e quindi la fattibilità di un intervento di riqualificazione energetica. Occasione per testare nuovamente l’utilità dell’innovazione in termini di risultati sperimentali , efficienza dei tempi di lavoro per la restituzione del dato. I dati sono stati ottenuti anche con condizioni climatiche al contorno differenti per comprendere l’affidabilità generale del metodo e confrontarli con i calcoli teorici. Se le condizioni termiche alle quali è sottoposta la parete fossero di regime stazionario, Л ed U potrebbero essere ricavati per via sperimentale semplicemente attraverso la misura istantanea del flusso specifico e delle temperature interna ed esterna.
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Questa condizione è relativamente facile da riprodurre in laboratorio, ma non è mai in pratica verificata nel caso di pareti in opera. Infatti, gli edifici nelle condizioni operative reali, sono soggetti a condizioni al contorno fortemente variabili nel tempo. Le procedure di misura adottate in campo dovranno di conseguenza prevedere un'opportuna elaborazione dei dati sperimentali in modo da gestire correttamente gli effetti transitori (accumulo e rilascio di energia ) indotti nella parete dal regime termico variabile per la presenza dei vari fenomeni quale l’escursione giornaliera, irraggiamento diretto o riflesso, apporti gratuiti interni, ecc. . Tutto ciò nella pratica si traduce nell'utilizzare al posto delle grandezze istantanee i corrispondenti valori medi, valutati ad istanti di tempo discreti ( numero campioni ) e su un periodo sufficientemente lungo. La trasmittanza termica risulta dunque essere legata alle caratteristiche dei materiali che costituiscono la struttura e alle condizioni di scambio termico liminare . Per eseguire la misurazioni sono stati posizionati all’interno una piastra termoflussimetrica e 2 sensori di temperatura, collegati ad una centralina di acquisizione in modalità wireless , mentre all’esterno nel generatore flussofast che in seguito verrà illustrato, in corrispondenza dei primi sono stati collocati 4 sensori, sempre con le medesime modalità di trasmissione. Di seguito il contenuto di test report con lo strumento impiegato Thermozig dotato di termoflussimetro con portata minima di 0,01 [W/m2] un'accuratezza tipica del 5%.
TEST REPORT MISURA DELLA TRASMITTANZA IN OPERA, STRATIGRAFIA SCONOSCIUTA Nome del file dati: C:\Documents and Settings\Data log 01\Bin\100419_1955132.txt Tipo di strumentazione: Thermozig DL01-SN20, FE01-3A-SN25, FE01-2A-SN24 Posizionamento sensori: altezza dal pavimento circa 1,4m, fissaggio con supporti speciali Tipo di temperatura misurata: temperatura superficie elemento Data di inizio misura: 19/04/10 (19:55:12) Data di fine misura: 26/04/10 (17:25:12) Durata della misura: 6.9 [giorni] Numero di misurazioni: 332 Intervallo temporale di campionamento: 1800 [s] N. medie per ogni campione: 10
DATI SUL METODO DI ANALISI E RISULTATI Metodo usato: medie progressive (ISO9869) Delta T medio sull' elemento: 24.28 [°C] Flusso medio attraverso l' elemento: 10.71 [W/m2] Energia complessiva scambiata attraverso l' elemento: 1.78 [kWh/m2] Coefficiente di adduzione interno utilizzato (hi): 7.7 [W/m2K] Coefficiente di adduzione esterno utilizzato (he): 20.0 [W/m2K] Trasmittanza calcolata (ultime 24h): 0.403 <-> 0.411 [W/m2K] Trasmittanza calcolata (finale): 0.410 [W/m2K]
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TEST REPORT MISURA DELLA TRASMITTANZA IN OPERA Altro confronto con i calcoli teorici e quelli in sito, unità residenziale intervento di riqualificazione energetica delle pareti verticali opache con materiale termoisolante tipo PUR da 120 mm , il progetto prevedeva un valore di trasmittanza globale di 0,2 [W/m2K] il risultato conferma un sovradimensionamento del 30 % .
DATI SUL METODO DI ANALISI E RISULTATI Metodo usato: medie progressive (ISO9869) Delta T medio sull' elemento: 43.01 [°C] Flusso medio attraverso l' elemento: 5.61 [W/m2] Energia complessiva scambiata attraverso l' elemento: 0.48 [kWh/m2] Coefficiente di adduzione interno utilizzato (hi): 7.7 [W/m2K] Coefficiente di adduzione esterno utilizzato (he): 25.0 [W/m2K]
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Trasmittanza calcolata (ultime 24h): 0.117 <-> 0.132 [W/m2K]Trasmittanza calcolata (finale): 0.128
[W/m2K]
Utilizzo del “Flussofast”
Dispositivo per l’audit energetico di edifici esistenti o di nuova costruzione attraverso la generazione di flusso climatico invernale programmabile in regime stazionario . Certezza e precisione del dato di trasmittanza termica , possibile ripetizione in sito come prova peritale indipendentemente dalla temperatura esterna . Tempo di sfasamento relativo alla caratteristica di permeabilità µ corrispondente dato utile sia nella verifica clima estivo che invernale, esso viene interpretato dall’ andamento del minimo e massimo flusso che nei report sopra raffigurati al primo corrisponde circa 8 h e14 h nel secondo.
Descrizione dell’equipaggiamento nella fase di prova in sito. Il dispositivo genera un flusso al valore della temperatura minima invernale della zona climatica di riferimento ed è costituito da un’ivolucro opportunamente isolato con anello di guardia. Prima del suo posizionamento al fine di individuare porzioni di parete omogenea sarà opportuno un’ispezione termografica per la verifica di eventuali discontinuità nella tessitura muraria, quindi viene posizionato a un’altezza di circa 110-140 cm dal piano di calpestio lontano da ponti termici e possibilmente su parete orientata verso nord per evitare irraggiamenti diretti. L’ aderenza sulla parte in prova viene mantenuta attarverso apposito contrappeso incernierato centralmente con lo scopo di distribuire pressione di tenuta costante alla zona di guardia ed evitare la perdita del flusso generato. Il mantenimento costante della temperatura della camera ha come obbiettivo quello di evitare l’influenza dell’ escursione climatica giornaliera e permettere il continuo attraversamento del flusso della parete in esame fino alla sua stabilizzazione. Nella zona interessata dal generatore vengono posizionate le sonde di temperatura per il riferimento dati temeperatura esterna , all’interno sulla parte in prova verrà fissato il termoflussimetro in posizione centrata rispetto al sistema Flussofast esterno .
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Tutti i dispositivi per l’acquisizione dei dati sono mantenuti in aderenza attraverso speciali supporti in grado di garantire condizioni di pressione e di contatto costante sull’ elemento in esame, privi di ostacoli quali nastri adesivi al fine di rendere la misura ripetibile con le medesime modalità ed evitare l’insudiciamento di colla o pasta alle pareti . La dotazione di supporto alla strumentazione , permette di generare un flusso termico freddo programmabile costante , con una variazione di temepratura interna esterna tra i 20 °C e 30°C . La durata della prova sarà prevista in funzione delle variabili spessore parete e della sua composizione, dall’esperienza acquisita dopo 48 - 72 ore la prova pùo essere conclusa anche su pareti in pietrame con spessore di 55 cm. Alcune immagini di tipo termografico durnate un test in sito.
Parete interna
in fase di test
Parete esterna dopo il test
Il sistema descritto permette di effetuare misure di trasmittanza termica in qualsiasi periodo dell’anno, anche in assenza di riscaldamento o condizionamento, la differenza stabilizzata della temperatura oltre 20-30 °C consente di ottenere dati precisi rispetto ai sistemi correnti, quindi un sistema innovativo per quanti debbano riqualificare o testare le strutture edilizie con finalità al risparmio energetico. L‘argomento di una buona e corretta conoscenza delle dinamiche al comportamento delle caratteristiche termo – igrometriche delle strutture edilizie contribuiscono al risparmio e al benessere all’interno delle nostre abitazioni .
Calalzo di Cadore lunedì 14 giugno 2010
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