Cenni teorici

Lo studio del comportamento termico delle pareti permette di arrivare a definire il flusso di calore attraverso quest’ultime; le dispersioni (nel caso invernale) e le rientrate (nel caso estivo) termiche sono le componenti del flusso di calore e dipendono principalmente dalle caratteristiche geometriche e termofisiche delle pareti esterne, dalle condizioni climatiche esterne e dalle condizioni di temperatura che si vogliono imporre all’ambiente interno; ad esse vanno aggiunti gli scambi termici legati all’introduzione, attraverso l’involucro, di aria dall’esterno all’interno (infiltrazioni, ricambi d’aria).

I parametri fondamentali che definiscono il comportamento di una parete esterna possono essere così riassunti:

 conduttività termica interna λ,

 spessore s,

 calore specifico cp,

 coefficienti di adduzione sulla parete esterna (hest) e sulla parete interna (hint),

 coefficiente di assorbimento per la radiazione solare as (per le pareti opache

alla radiazione solare),

 coefficiente di trasparenza per la radiazione solare ts (per le pareti trasparenti

alla radiazione solare).

3.3.1.1 Trasmittanza termica

Sono due le condizioni in cui è possibile studiare il comportamento delle pareti:

 condizione di regime stazionario;

79 In condizione di regime stazionario (considerando dunque il flusso di calore costante nel tempo) le caratteristiche termofisiche delle pareti sono essenzialmente connesse con il coefficiente globale di trasmissione termica U e con coeffienti di assorbimento (per le pareti opache) o di trasparenza (per le pareti trasparenti) alla radiazione solare. La trasmittanza termica U, secondo la UNI EN ISO 6946 del 2008, è legata alle caratteristiche del materiale che costituisce la struttura e alle condizioni di scambio termico liminare e si assume pari all’inverso della sommatoria delle resistenze termiche degli strati (in Figura 25):

U (W/m2K) =

1

1/hint + ∑(si/λdi) + ∑(1/Ci) + 1/Ca + 1/hest

Dove:

 1/hint = resistenza termica di ammissione in cui hint è l’adduttanza sulla

superficie interna della struttura misurata in W/m2K;

 1/hest = resistenza termica di emissione in cui hest è l’adduttanza sulla faccia

esterna della parete misurata in W/m2K;

 si / λdi = resistenza termica di uno o più strati di materiale omogeneo in cui s è

lo spessore dello strato misurato in m e λ è la conduttività termica del materiale in W/mK;

 Ci = conduttanza termica di strati non omogenei misurata in W/m2K che

dipende dallo spessore dello strato e dalla emissività delle superfici che si affacciano sull’intercapedine;

 Ca = conduttanza termica dell’intercapedine d’aria, misurata in W/m2K e

riportata nella Norma UNI EN ISO 6946:2008.

Figura 24: Trasmissione del calore attraverso diversi strati da interno ad esterno FONTE: Convegno Anit 2015

80 Con la trasmissione del calore regolata dalla formula:

Q = U · A · (Tint – Test)

Un altro termine significativo in questo ambito è la Resistenza termica globale R [m2K/W] per una parete complessa, che viene definita come:

La resistenza termica globale di una parete complessa corrisponde alla somma delle resistenze che competono ai singoli strati costituenti:

3.3.1.2 Fenomeno di condensa

Un altro aspetto molto importante per determinare il corretto comportamento di una parete esterna è rappresentato dal problema della condensa interstiziale e di quella superficiale.

Nella stagione invernale accade spesso di poter vedere negli angoli dei muri o dietro gli armadi la formazione di muffa che oltre ad essere antiestetica, può causare attacchi di asma e allergie, particolarmente nei bambini. Vi possono essere varie cause che portano ad avere umidità e muffa nei muri di casa, anche in case di nuova costruzione, e queste vanno ricercate:

 in fenomeni di infiltrazioni d’acqua,

 umidità per risalita capillare,

 fenomeni di condensazione dell’umidità dell’aria nei punti freddi delle pareti. La quantità d’acqua presente nell’aria dipende dalla temperatura e dalla pressione; ad ogni valore di temperatura e pressione infatti corrisponde un certo quantitativo massimo di acqua che può restare in forma gassosa in un dato volume d’aria. Più elevata è la temperatura dell’aria, maggiore sarà il quantitativo di acqua in forma di vapore che potrà rimanere nell’ambiente, senza dare luogo a fenomeni di condensa.

81 Se una massa d’aria calda e umida entra in contatto con una superficie fredda, in quel punto può accadere che si raggiunga la cosiddetta temperatura di rugiada, ovvero che l’acqua presente nell’aria, diminuendo repentinamente di temperatura, superi la concentrazione massima possibile a causa della nuova temperatura e che quindi inizi a condensarsi depositandosi proprio sulla superficie più fredda.

Nella stagione invernale il fenomeno sopra descritto può portare, nel giro di poco tempo, ad evidenti segni di degrado, quali formazione di muffe, deterioramenti della tinteggiatura, arrivando talvolta anche alla disgregazione degli intonaci. Queste manifestazioni sono più frequentemente visibili in bagni, lavanderie, cucine e in tutti quegli ambienti di piccole dimensioni nei quali, per ragioni legate all’uso, l’umidità è più elevata.

Negli edifici di recente costruzione il fenomeno può essere ancor più presente ed è paradossalmente accentuato dall’isolamento termico installato sulle pareti esterne, perché la parte interna del muro risulta, proprio per via dell’isolamento, molto più calda rispetto alla condizione precedente e, se il cosiddetto “cappotto” non è stato ben installato con cura e continuità, questo può generare dei pericolosi ponti termici che oltre a disperdere calore verso l’esterno sono dunque la principale causa di formazione di umidità e muffa.

Figura 25: Diagramma psicrometrico FONTE: Convegno Anit 2015

82 In un ambiente in condizioni normali l'aria non è satura ma contiene un certo peso di vapore (pr) inferiore al peso (ps) che conterrebbe in condizione di saturazione. Questa

condizione di umidità dell'aria viene detta umidità relativa (Ur) e viene espressa in percentuale rispetto a quella assoluta. Dire, quindi, che a una certa temperatura T l'aria contiene l'80% di umidità relativa significa che essa contiene l’80% della quantità massima di vapore acqueo che può essere contenuto a quella temperatura. Se in un ambiente, che ha una certa umidità relativa, si fa diminuire la temperatura, l'umidità relativa aumenta fino a raggiungere il valore di saturazione (Ur = 100%). In questo momento si vedrà apparire la condensa sulla parete. La temperatura alla quale si ha l’inizio della formazione di acqua si definisce Temperatura di condensa o Temperatura di rugiada. La Temperatura di condensa può essere ricavata dal Diagramma di Mollier sopra riportato, conoscendo preventivamente la temperatura interna dell’aria e la percentuale di umidità relativa in essa contenuta.

Tutto quanto detto innanzi presuppone pressione costante. Si possono rifare tutte le considerazioni precedenti mantenendo costante la temperatura e facendo variare la Pressione Parziale (pr), ovvero la pressione a cui si trova il vapore contenuto nell’aria,

ad una data temperatura. Quando ad una data temperatura si è in condizioni di saturazione, la pressione del vapore viene detta Pressione di Saturazione (ps).

Il rapporto

pr / ps = Ur [%]

rappresenta proprio l’Umidità relativa; la tabella sottostante riporta proprio i valori delle pressioni di saturazione del vapore acqueo ps in funzione della temperatura:

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Figura 26: Tabella delle pressioni di saturazione del vapore acqueo in funzione della temperatura FONTE: Norma UNI 10351

I fenomeni di condensazione possibili sono di due tipi:

 fenomeni di condensa superficiale: quando la condensa avviene sulla faccia delle strutture rivolte verso l’ambiente interno, in punti in cui la temperatura risulta essere più bassa;

 fenomeni di condensa interstiziale: quando la condensa avviene all’interno delle strutture, in corrispondenza dell’interfaccia tra i diversi strati o all’interno di uno specifico strato.

Per studiare il fenomeno della condensa vengono usati due parametri:

 coefficiente di conducibilità del vapore o permeabilità (δ) misura la quantità di vapore (in Kg) che attraversa lo spessore di 1 metro di un certo materiale su una superficie di 1 m2 e per una differenza unitaria di pressione di vapore;

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 coefficiente di resistenza al passaggio del vapore (μ) indica quanto la resistenza al passaggio di vapore di un certo materiale è superiore a quella dell’aria a parità di spessore e di temperatura.

Il coefficiente μ rappresenta una caratteristica dei materiali da costruzione e come tale va determinato mediante prove sperimentali di laboratorio; per l'aria, naturalmente, si ha μ = 1.

Fenomeni di condensa superficiale

Se in un punto dell’involucro edilizio, per motivi di scarso o scorretto isolamento termico o per la presenza di elementi come i serramenti, si viene a creare una zona a temperatura più bassa rispetto alle aree circostanti; è molto probabile che in quel punto si verifichino fenomeni di condensazione superficiale. Il vapore contenuto nell’aria dell’ambiente, venendo a contatto con la superficie fredda, cambia di stato, causando la formazione di macchie e muffe sulla parete.

Per prevenire i fenomeni di condensazione superficiale la prima strategia da proporre è il corretto isolamento dell’involucro, al fine di mantenere la temperatura superficiale interna il più alta possibile. Un altro intervento fondamentale e la corretta ventilazione degli ambienti per evitare l’eccessivo innalzarsi dell’umidità relativa interna, dovuto alla produzione interna di vapore.

Fenomeni di condensa interstiziale

Il vapore presente nell’aria tende a spostarsi dall’ambiente a più alta pressione di vapore (quello interno) verso l’ambiente a più bassa pressione di vapore (quello esterno), comportando il fatto che l’involucro esterno dell’edificio venga attraversato da un flusso di vapore; questo flusso può creare dei problemi qualora in un punto interno alla struttura si creino le condizioni perche avvenga la condensazione (press. di saturazione < press. parziale di vapore) causando una perdita delle proprietà dei materiali oppure delle efflorescenze o ancora subflorescenze.

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