Dispersioni termiche per trasmissione

4.1.1.1 Dispersioni termiche dei componenti opachi

La trasmittanza termica U è il parametro principale utilizzato per calcolare le dispersioni termiche attraverso l’involucro di un edificio, essa infatti rappresenta il flusso di calore che attraversa una superficie unitaria sottoposta a differenza di temperatura pari a 1ºC ed è valutata in W/m2K.

Più basso è il valore di trasmittanza termica degli elementi che costituiscono l’involucro edilizio, minore sarà il flusso di calore che attraversa gli elementi stessi. Un basso valore di U consente quindi di ridurre le dispersioni di calore.

Il calcolo della trasmittanza termica per elementi opachi può essere fatto attraverso la seguente formula: 𝑈 = 1 𝑅= 1 1 𝛼 + ∑ 𝑠 𝜆 + ∑ 1 𝐶 + 𝑅 + 1 𝛼 [𝑊/𝑚 𝐾]

dove R rappresenta la resistenza termica totale della parete calcolata come somma delle resistenze termiche di tutti gli strati che compongono la parete stessa:

 αi rappresenta il coefficiente liminare interno, tramite il quale è possibile calcolare la resistenza liminare della superficie interna della struttura 𝑅 = , [m2 K/W];

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 rappresenta la resistenza termica di uno o più strati di materiale omogeneo,

[m2 K/W];

 rappresenta la resistenza termica di uno o più strati di materiale non

omogeneo, [m2 _K/W];

 Ra , rappresenta la resistenza termica di eventuali intercapedini d’aria;

 αe rappresenta il coefficiente liminare esterno, tramite il quale è possibile calcolare la resistenza liminare della superficie esterna della struttura R =

, [m2 K/W].

 C rappresenta la conduttanza termica, utilizzata per gli elementi non

omogenei, ovvero caratterizzati da proprietà termiche non uniformi ed espressa in W/(m2K), rappresenta il flusso di calore scambiato unicamente per via conduttiva all’interno del solido in esame;

 λ rappresenta la conduttività termica dei materiali, [W/mK], ovvero è una

misura dell’attitudine di una sostanza a trasmettere il calore. Tale grandezza è il rapporto, in condizioni stazionarie, fra il flusso di calore e il gradiente di temperatura che provoca il passaggio del calore; dipende solo dalla natura del materiale e non dalla sua forma.

Attraverso la conoscenza della trasmittanza termica di un componente opaco, è possibile calcolare la potenza termica dispersa per trasmissione dell’elemento edilizio in questione, tramite l’equazione:

𝑄 = 𝑈 × 𝐴 × (𝑡 − 𝑡 ) Dove:

 Ai è l’area della superficie disperdente dell’i-esima parete opaca dell’involucro edilizio [m2];

 Tin è la temperatura di progetto interna [K];

 Tout è l temperatura di progetto esterna [K].

4.1.1.2 Dispersioni termiche dei componenti trasparenti

Per i componenti trasparenti la trasmittanza termica del serramento, indicata con Uw rappresenta la media pesata tra la trasmittanza termica del telaio Uf e di quella della vetrata Ug, più un contributo aggiuntivo, la trasmittanza termica lineare Ψg, dovuto all'interazione fra i due componenti e alla presenza del distanziatore, applicato lungo il perimetro visibile della vetrata lg:

𝑈 = 𝐴 × 𝑈 + 𝐴 × 𝑈 + 𝑙 × 𝛹

𝐴 + 𝐴 [𝑊/𝑚 𝐾]

Dove Ag e Af rappresentano rispettivamente l’area del vetro e l’area del telaio.

La potenza termica dispersa per trasmissione dal componente trasparente sarà quindi pari a:

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𝑄 = 𝑈 × 𝐴 × (𝑡 − 𝑡 ) Con 𝐴 = 𝐴 + 𝐴 .

4.1.1.3 Dispersioni dei ponti termici

Il ponte termico è una zona di limitata estensione che presenta una densità di flusso termico sensibilmente più elevata con conseguente calo della temperatura superficiale rispetto alle aree adiacenti. Esso può dare luogo a extra perdite di calore e a formazioni di condensa, soprattutto nel caso in cui l’umidità dell’aria all’interno degli ambienti sia mantenuta su livelli eccessivamente elevati. In tale evenienza vi può essere un rilevante scadimento delle condizioni igieniche e di salubrità richieste agli ambienti interni che, nelle situazioni più gravi, viene evidenziato dalla formazione di muffe in corrispondenza della superficie a minore temperatura, nonché dalla percezione di pesantezza dell’aria derivante dalla carenza o assenza del necessario ricambio d’aria.

I ponti termici possono essere dovuti a:  Disomogeneità materica:

differenza tra l’area della superficie disperdente sul lato interno e su quello esterno dell’involucro;

riduzione dello spessore dei materiali costituenti il pacchetto d’involucro in corrispondenza di punti singolari.

 Disomogeneità termica:

Differenze di conducibilità termica in corrispondenza dell’accostamento, della sovrapposizione o della compenetrazione totale o parziale di strati costituiti da materiali con conduttività termica diversa come, ad esempio, in corrispondenza di pilastri.

I ponti termici in base alla loro estensione e tipologia possono essere classificati in:  Lineari (cordoli, travi, aggetti, pilastri nello sviluppo verticale, davanzali, etc.);  Puntuali (pilastri nel punto di attacco a pavimento e al soffitto, fissaggi meccanici dei pannelli isolanti, travi a sbalzo, ancoraggi di strutture esterne, etc.).

A ciascuna tipologia di ponte termico è associato un coefficiente lineico, che consente di valutare lapotenza dispersa nel seguente modo:

𝑄 = 𝜓 × 𝐿 × (𝑡 − 𝑡 ) Dove:

 Ψ è il coefficiente lineico del ponte termico considerato [W/mK];  L è l’estensione lineare del ponte termico [m].

45 4.1.1.4 Energia termica totale dispersa per trasmissione

Prima di poter definire il valore dell’energia termica dispersa per trasmissione, bisogna introdurre i coefficienti di scambio termico per trasmissione, che dipendono dalle caratteristiche geometriche e termofisiche del componente, dai ponti termici ad esso abbinati e dall’ambiente di installazione. I coefficienti di scambio termico sono infatti suddivisi in tre categorie, in base proprio a quest’ultimo parametro:

 coefficiente di scambio termico diretto per trasmissione verso l’esterno

𝐻 = 𝐴 × 𝑈 ,

Dove 𝑈, rappresenta la trasmittanza termica corretta per tener conto

dell’effetto di ponti termici dell’elemento k-esimo [W/m2K] e 𝐴 l’area dell’elemento k-esimo che separa l’ambiente climatizzato dall’esterno [m2].

 coefficiente di scambio termico per trasmissione verso il terreno

𝐻 = 𝐴 × 𝑈 × 𝑏

Dove A rappresenta l’area dell’elemento che separa l’ambiente climatizzato dal terreno [m2], 𝑈 la trasmittanza termica del pavimento e 𝑏 il coefficiente correttivo che tiene conto della temperatura dell’ambiente verso cui avviene la dispersione, diverso da 1 nel caso in cui tale ambiente è diverso da quello esterno.

 Coefficiente di scambio termico diretto per trasmissione verso l’esterno

attraverso locali non climatizzati o climatizzati a temperatura differente:

𝐻 = 𝐴 × 𝑈 , × 𝑏

Dove 𝐴 × 𝑈, rappresenta il coefficiente di scambio termico per trasmissione

tra ambiente climatizzato e ambiente non climatizzato [W/K].

L’energia termica totale dispersa per trasmissione è pari alla sommatoria della potenza termica totale dispersa attraverso i componenti edilizi, moltiplicata per la durata del mese considerato, a cui va aggiunta l’energia termica dispersa per extraflusso verso la volta celeste.

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In normativa le dispersioni per trasmissione, nel caso invernale49, sono definite dall’equazione:

𝑄 , = 𝐻 , × (𝜗 , , + 𝜗 ) × 𝑡 + 𝐹, × 𝛷 , , × 𝑡

Dove:

 𝐻 , è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione della zona

termica considerata, ottenuto come somma dei coefficienti di scambio termico per trasmissione verso l’esterno, verso il terreno e verso gli ambienti non climatizzati, [W/K].

 𝜗 , , è la temperatura interna di regolazione per il riscaldamento, [K];  𝜗 è la temperatura media mensile dell'ambiente esterno, [K];

 𝑡 è la durata del periodo considerato, [h];

 𝐹, è il fattore di forma tra il componente edilizio k-esimo e la volta celeste;  𝛷 , , è l'extra flusso termico dovuto alla radiazione infrarossa verso la volta

celeste dal componente edilizio k-esimo, mediato sul tempo, [W].