DOPPIA CAMERA CON ANELLO DI GUARDIA (GUARDED HOT-BOX) Normativa tecnica di riferimento
UNI EN ISO 8990:1999 Titolo : Isolamento termico -
Determinazione delle proprietà di trasmissione termica in regime stazionario - Metodo della doppia camera calibrata e della doppia camera con anello di guardia
La presente norma è la versione ufficiale in lingua italiana della norma europea EN ISO 8990 (edizione agosto 1996). La norma specifica i principi per la progettazione dell'apparecchiatura ed i requisiti minimi che devono essere soddisfatti per la determinazione in laboratorio della proprietà di trasmissione termica in regime stazionario di componenti per edilizia e di componenti simili per uso industriale. Essa descrive inoltre le apparecchiature, le tecniche di misurazione ed i dati da indicare nel resoconto di prova.
UNI EN ISO 12567-1:2010 Parte 1: Finestre e porte complete
Titolo : Isolamento termico di
finestre e porte - Determinazione della trasmittanza termica con il metodo della camera calda - Parte 1: Finestre e porte complete
La presente norma è la versione ufficiale in lingua inglese della norma europea EN ISO 12567-1 (edizione luglio 2010) e tiene conto dell'errata corrige di novembre 2010 (AC:2010). La norma specifica un metodo per misurare la trasmittanza termica di una porta o finestra. Essa tiene conto degli effetti dei telai, dei telai scorrevoli, delle imposte, delle ante delle porte e dei montaggi.
UNI EN 12412-2:2004 Telai Titolo : Prestazione termica di
finestre, porte e chiusure - Determinazione della trasmittanza termica con il metodo della camera calda – Telai
La presente norma è la versione ufficiale in lingua inglese della norma europea EN 12412-2 (edizione luglio 2003). La norma specifica un metodo, basato sulle EN ISO 8990 e EN ISO 12567- 1, per misurare la trasmittanza termica dei telai fissi e mobili di porte e finestre, inclusi montanti e traversi.
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La norma UNI EN ISO 8990:1999 specifica le linee guida e i criteri per la progettazione dell'apparecchiatura (guarded hot-box e calibrated hot box) ed i requisiti minimi che devono essere soddisfatti per la determinazione in laboratorio della proprietà di trasmissione termica in regime stazionario di componenti per edilizia e di componenti simili per uso industriale. Essa descrive inoltre le apparecchiature, le tecniche di misurazione ed i dati da indicare nel resoconto di prova.
Il provino viene collocato come elemento divisorio tra due camere che sono sottoposte a due temperature diverse costanti in condizioni stazionarie. La resistenza termica del campione è determinata mediante la misura della potenza termica necessaria per mantenere la camera calda ad una temperatura costante e si misura il flusso di calore che attraversa la parete sottoposta ad una differenza di temperatura tra la superficie fredda e quella calda.
La norma fa riferimento a due tipologie diverse di apparato per la prova: la doppia camera calda con anello di guardia (guarded hot box) e la doppia camera calibrata (calibrated hot box).
Si tratta di apparecchiature di laboratorio ampiamente utilizzate per i vari tipi di misurazioni, e i primi dispositivi di questo tipo furono introdotti nei primi anni '70 per testare sezioni di parete di grandi dimensioni di tipo massivo. Solo successivamente, venne riconosciuto il grande potenziale di questi apparati per la verifica e il test delle caratteristiche termiche di materiali disomogenei e di sistemi finestrati.
Il primo sistema consiste in una doppia camera guardiata costituita da due camere delle stesse dimensioni all’interno delle quali sono ospitati tutti i sensori e le strumentazioni di monitoraggio. Le pareti di entrambe le camere sono realizzate con gli stessi materiali.
Durante le prove, le singole temperature interne delle due camere sono mantenute costanti grazie ad un sistema di riscaldamento per la camera calda e un sistema di raffreddamento per la camera fredda.
Università di Firenze - Dottorato in Architettura – Indirizzo in Tecnologia dell’Architettura - ciclo XXVIII 70 Nella versione con anello di guardia, la camera di misura è circondata dalla camera di guardia che è mantenuta alla stessa temperatura di quella di misura. Poiché i due volumi si trovano alla stessa temperatura, è possibile trascurare gli effetti dovuti alla perdita di calore verso l’esterno attraverso l’involucro della camera calda52. In queste condizioni tutto il calore generato dalla potenza elettrica per riscaldare la camera di misura attraversa il campione e la trasmittanza termica U viene valutata attraverso la relazione:
U=P/A*(Tc - Tf)
P = potenza termica dissipata nella camera di misura (W); A = area della camera di misura (m2);
(Tc - Tf) = salto di temperatura tra le due camere (K).
Normalmente la trasmittanza termica U viene corretta per ricondursi alle resistenze superficiali di norma. Se la parete è mediamente omogenea (ovvero le differenze di temperatura superficiale sono inferiori al 20% del salto di temperatura) è possibile misurare la resistenza termica mediante la relazione:
R=A(Tsc – Tsf)/P
(Tsc - Tsf) = salto di temperatura tra le superfici del campione in prova (K).
Il secondo metodo si basa sull’uso della doppia camera calibrata, ovvero un apparto sprovvisto della camera di guardia in cui la parete di prova è posta come elemento di separazione tra la camera calda e la camera fredda, all’interno delle quali la temperatura è nota ma, essendo la camera di misura circondata direttamente dall’ambiente del laboratorio, nella misurazione dei parametri durante il test, non è possibile trascurare il flusso termico disperso attraverso le pareti della camera e il laboratorio esterno , pertanto tale flusso di calore viene valutato attraverso il salto termico esistente sulle sue pareti, dopo opportune calibrazioni.
Questo apparato, così come è configurato consente di eseguire un'analisi termica anche di campioni più grandi rispetto al metodo precedente.
52
J.H. Klems, A calibrated hot box for testing window systems – Construction calibration and measurements on prototype high-performance windows, in: Proceedings of ASHRAE/DOE-ORNL Conference on Thermal Performance of the Exterior Envelopes of Buildings, Kissimmee (Florida), 1979, pp. 338–346. Nel documento vengono definite le linee guida generali per la costruzione hot box e viene introdotto un protocollo di calibrazione per misurare le dispersioni di calore attraverso le pareti della camera calda verso l’esterno che possono determinare errori e imprecisioni nella misura.
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In riferimento alla norma EN ISO 8990 , durante la prova, condotta in condizione stazionarie, bisogna verificare la seguente equazione di bilancio termico:
QS = Qin + Qf - Qhcw - QSP - QSP, fl, freddo - QSP, fl, fuori - QS, fl
QS è il flusso di calore attraverso il campione;
Qin è il calore fornito alla camera di misura per mantenere le condizioni di regime
stazionario;
Qf è il calore rilasciato dalla ventola;
Qhcw, è il flusso di calore trasferito dalla camera calda verso l'ambiente esterno
attraverso le pareti della scatola;
QSP è il flusso di calore che attraversa il pannello di supporto;
QSP, fl, freddo è il flusso di calore dalla camera di misura alla camera fredda dovuto
alle perdite di bordo del pannello di supporto;
QSP, fl, fuori, è il flusso di calore dalla camera di misura verso l'ambiente esterno
dovuto alle perdite di bordo del pannello di supporto;
QS, fl, è il flusso di calore a causa delle perdite di bordo del campione.
Determinato il valore di QS, la trasmittanza termica U del provino viene valutata
attraverso la relazione:
U= QS /As*(Tc - Tf)
Relativamente alla determinazione del valore di Qhcw, la norma UNI EN ISO 8990:1999 non contiene alcuna indicazione, contrariamente a quanto riportato invece nella norma ASTM C1363-05 che riporta un metodo analitico per il calcolo delle perdite di calore attraverso le pareti della camera calda verso l’esterno (Allegato 3) e una procedura di calibrazione più precisa (allegato A2 e allegato A6).
Fig.II.2. Schema di funzionamento della doppia camera con anello di guardia (a) e una doppia camera calibrata(b). Fonte: Energy and Buildings.
Università di Firenze - Dottorato in Architettura – Indirizzo in Tecnologia dell’Architettura - ciclo XXVIII 72 A seguito di tale procedura, quando le temperature della camera calda e di quella fredde sono costanti, è possibile ottenere diversi valori di Qhcw, QS, fl e QSP, fl, in corrispondenza di un intervallo di temperature ambientali.
Per quanto riguarda il QS,fl, la norma EN ISO, nel caso di misure in camera calda su
sistemi finestrati, fornisce i valori tabulati nell'allegato B in funzione delle proprietà geometriche della finestra e della conducibilità termica del pannello di supporto.
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