4. Il problema della condensa interstiziale

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I dati climatici nella progettazione edile: sviluppi normativi e influenza sul comportamento termoigrometrico in regime stazionario e dinamico delle strutture opache di involucro

4. Il problema della condensa interstiziale 45

4. Il problema della condensa interstiziale

Analizzati tutti gli elementi condizionati dai dati climatici, per vedere come questi sono diventati essenziali nella progettazione dei "climate responsive buildings", si entra maggiormente nel dettaglio per quanto riguarda i problemi di condensa interstiziale nelle pareti opache poiché questo fenomeno è al centro di numerosi contenziosi che riguardano l'edilizia.

4.1. Impostazione del calcolo

Per cercare di capire quali dati climatici sono coinvolti nella progettazione termoigrometrica e come la influenzano, si è cercato come prima cosa di analizzare il problema su una base di dati attendibile, facilmente reperibile e largamente diffusa nell'edilizia esistente italiana. Si considera, infatti, una base di dati legata alla normativa nazionale ovvero l'abaco delle strutture (pareti e solai) presente nella UNI 11552/2014, il quale fornisce indicazioni di riferimento per la valutazione delle prestazioni termiche e igrometriche di componenti opachi dell'involucro di edifici esistenti. Per quanto riguarda le pareti perimetrali, l'abaco raccoglie in cinque categorie le tipologie costruttive di tali elementi riportando una descrizione degli strati per ciascuno dei quali sono indicati lo spessore, la densità, il calore specifico, la conduttività e la resistenza termica. Le categorie riportate sono le seguenti:

• Pareti in laterizio pieno;

• Pareti in materiale composito;

• Pareti in pietra;

• Pareti a cassa vuota;

• Pareti prefabbricate.

Le varie categorie sono formate da differenti tipi di parete con lo scopo di fornire indicazioni sulle principali tipologie costruttive utilizzate in territorio nazionale. Per quanto riguarda il lavoro da svolgere, si scelgono cinque pareti appartenenti a tale abaco e, scegliendo cinque località oggetto di studio in modo da coprire tutte le zone climatiche presenti sul territorio italiano (tranne la zona climatica A presente in Italia solo nei comuni di Lampedusa e Linosa) (vd. fig. 4.1), s'incrociano questi dati

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analizzando la trasmittanza termica, la presenza di muffe, quella di condensa superficiale e interstiziale. Su quest'ultima si procede in seguito con un'analisi più dettagliata che analizza i vari cambiamenti normativi e di approccio metodologico.

Fig. 4.1: Individuazione delle 5 pareti e delle 5 località oggetto di studio

Le pareti oggetto di studio sono quelle riportate nelle seguenti tabelle riepilogative (vd. Tab. 4.1), all'interno delle quali sono elencati spessori, caratteristiche tecniche per ogni strato e un'immagine rappresentativa. I parametri menzionati in queste tabelle sono:

Trasmittanza termica (in regime stazionario); Spessore dello strato analizzato;

Densità o massa volumica;

Capacità termica specifica (o calore specifico); Conduttività termica;

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Tab. 4.1: Tabelle riepilogative murature analizzate

01. MURATURA A SACCO

CON RIEMPIMENTO

DEBOLMENTE LEGATO

(sp. 47 cm)

Spessori in cm U [W/m2K] 2-8-10-25-2 1.10 Strato d [cm] ρ [kg/m3] c [J/(kgK] λ [W/mK] R [m2K/W] 1. Intonaco interno 2 1400 1000 0.700 0.029 2. Mattoni forati 8 800 1000 0.400 0.200 3. Riempimento debolm. legato 10 1500 1000 0.700 0.143 4. Mattoni pieni 25 1800 1000 0.720 0.347 5. Intonaco esterno 2 1800 1000 0.900 0.022

02. MURATURA IN

MATTONI PIENI CON

INTERCAPEDINE O

ISOLAMENTO

LEGGERO (sp. 41 cm)

Spessori in cm U [W/m2K] 2-8-4-25-2 0.60 Strato d [cm] ρ [kg/m3] c [J/(kgK] λ [W/mK] R [m2K/W] 1. Intonaco interno 2 1400 1000 0.700 0.029 2. Mattoni forati 8 800 1000 0.400 0.200 3. Intercapedine con polistirolo 4 15 1220 0.045 0.889 4. Mattoni pieni 25 1800 1000 0.720 0.347 5. Intonaco esterno 2 1800 1000 0.900 0.022

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03. MURATURA A CASSA

VUOTA CON BLOCCHI

IN CALCESTRUZZO

(sp. 40 cm)

Spessori in cm U [W/m2K] 2-8-15-15 1.14 Strato d [cm] ρ [kg/m3] c [J/(kgK] λ [W/mK] R [m2K/W] 1. Intonaco interno 2 1400 1000 0.700 0.029 2. Mattoni forati 8 800 1000 0.400 0.200 3. Intercapedine d'aria 15 1 1004 0.818 0.180 4. Muro in blocchi di cemento 15 1400 1000 0.500 0.300

04. MURATURA A CASSA

VUOTA IN LATERIZIO

FORATO

(sp. 49 cm)

Spessori in cm U [W/m2K] 2-8-12-25-2 0.27 Strato d [cm] ρ [kg/m3] c [J/(kgK] λ [W/mK] R [m2K/W] 1. Intonaco interno 2 1400 1000 0.700 0.029 2. Mattoni forati 8 800 1000 0.400 0.200 3. Intercapedine con isolante 12 30 570 0.045 2.667 4. Mattoni semipieni 25 1000 1000 0.400 0.625 5. Intonaco esterno 2 1800 1000 0.900 0.022

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05. PARETE IN LATERIZIO

CON PANNELLO

PREFABBRICATO

(sp. 32 cm)

Spessori in cm U [W/m 2 K] 1-4-25-2 0.52 Strato d [cm] ρ [kg/m3] c [J/(kgK] λ [W/mK] R [m2K/W] 1. Pannello in legno compensato 1 450 1380 0.100 0.100 2. Pannello isol. in fibra di vetro 4 30 670 0.040 1.00 3. Mattone semipieno 25 1000 1000 0.400 0.625 4. Intonaco esterno 2 1800 1000 0.900 0.022

Di seguito, all'interno di un'altra tabella riassuntiva (vd. Tab. 4.2), sono riportate le località oggetto di studio che, come già detto in precedenza sono state scelte per rappresentare la quasi totalità delle zone climatiche presenti sul territorio italiano.

Tab. 4.2: Dati di riepilogo località analizzate

Sigla Stazione Longitudine Latitudine Altitudine Zona climatica Temp. inv. di progetto PA Palermo 13 19 40 38 7 52 50 B 5 NA Nocera Inferiore 14 39 0 40 44 0 55 C 2 RM Roma 12 31 23 41 55 16 32 D 0 MI Milano - via Juvara 9 13 0 45 28 0 122 E -5 CN Boves 7 33 47 44 20 13 575 F -10

Avendo specificato i tipi di muratura presi in esame e le località oggetto dello studio si procede andando ad incrociare tali dati e, tramite la norma UNI EN ISO 13788/2013 di riferimento per l'analisi in regime stazionario e il software PAN 7.0,si procede al calcolo dei parametri di trasmittanza termica, condensa superficiale e condensa interstiziale. La UNI EN ISO 13788/2013 riguardo al fenomeno della condensa interstiziale riporta il metodo di calcolo in cui si specifica chea partire dal primo mese in cui è prevista condensazione, vengono considerate le condizioni medie mensili esterne per calcolare la quantità di acqua condensata ed evaporata in ciascuno dei dodici mesi dell’anno. La quantità di acqua condensata accumulata alla

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fine dei mesi in cui è avvenuta condensazione viene confrontata con quella evaporata complessivamente durante il resto dell’anno al fine di tracciare un bilancio e vedere se la condensa accumulata nei mesi invernali è evaporata in quelli estivi. All'interno di questo tipo di analisi si assumono condizioni stazionarie e geometria monodimensionale, non si considera l’effetto della ventilazione attraverso i componenti edilizi e si assume che il trasporto di umidità sia dovuto solamente alla diffusione del vapore acqueo. Le semplificazioni descritte comportano diverse fonti di errore di cui si riporta un elenco:

• la conduttività termica dipende dal contenuto di umidità nei materiali. Nel processo di condensazione/evaporazione viene ceduta/assorbita una certa quantità di calore. Questo modifica la distribuzione delle temperature e i valori a saturazione, condizionando quindi la quantità di acqua condensata o evaporata;

• l’impiego di proprietà costanti dei materiali costituisce un’approssimazione;

• in molti materiali si può verificare assorbimento capillare e trasporto di acqua liquida, che possono cambiare la distribuzione dell’umidità;

• i movimenti dell’aria attraverso i materiali dell’edificio, giunti, fessure o intercapedini, possono cambiare la distribuzione dell’umidità per trasporto convettivo del vapore. Anche la pioggia o l’acqua prodotta dalla fusione della neve possono influenzare le condizioni igrometriche;

• le reali condizioni al contorno non sono costanti nell’arco di un mese;

• la maggior parte dei materiali è almeno in parte igroscopica e può assorbire vapore d’acqua;

• si assume che il trasporto di vapore sia monodimensionale;

• ad eccezione degli elementi di copertura, si trascurano gli effetti della radiazione solare e quelli della radiazione a lunghezza d’onda elevata.

Il procedimento di calcolo descritto dal metodo di Glaser ha come obiettivo conoscere le temperature e la pressione di saturazione del vapore in corrispondenza di ogni interfaccia dei materiali che compongono l'elemento analizzato e disegnare, per ogni mese di riferimento, l'andamento della pressione parziale di vapore e quella di saturazione. Quando la prima eguaglia la seconda (vd. fig. 4.5) si ha la formazione di condensa che viene quantificata nella portata di vapore condensato. Allo stesso

(7)

I dati climatici nella progettazione edile: svil

termoigrometrico in regime stazionario e dinamico delle strutture opache di involucro

4. Il problema della condensa interstiziale

modo viene valutata l'evaporazione e si può quindi valutare della parete durante l'anno.

4.2. Analisi in regime stazionario delle pareti oggetto

di studio

Il software PAN 7.0

Isolamento Termico e acustico) permette

che la trasmittanza termica e la presenza di condensa superficiale della condensa interstiziale

Per quanto riguarda i dati di input da inserire, a la struttura in ogni suo singolo

alla UNI/TR 11552/2014 associati i relativi dati climatici

Fig. 4.2: Dati di input parete 2 sul software PAN 7.0

Per quanto riguarda le

conforme alla UNI EN ISO 13788/2013

dalla UNI 10349/2016 di cui si è parlato nei paragrafi precedenti mentre i ultima versione del software le

calcolo definite dal DM 26/06/2015

alla temperatura media mensile dell'aria esterna secondo il grafico riportato in

modo viene valutata l'evaporazione e si può quindi valutare la situa della parete durante l'anno.

4.2. Analisi in regime stazionario delle pareti oggetto

7.0, elaborato e diffuso da ANIT (Associazione Nazionale to Termico e acustico) permette di analizzare, per le struttur

che la trasmittanza termica e la presenza di condensa superficiale della condensa interstiziale.

Per quanto riguarda i dati di input da inserire, all'interno di tale software si la struttura in ogni suo singolo strato mediante la banca dati interna

/2014 (vd. fig. 4.2) e si assegna la località prescelta associati i relativi dati climatici.

Dati di input parete 2 sul software PAN 7.0

Per quanto riguarda le condizioni climatiche interne ed esterne il software PAN 7.0 è conforme alla UNI EN ISO 13788/2013. Le condizioni esterne sono rappresentate dalla UNI 10349/2016 di cui si è parlato nei paragrafi precedenti mentre i

ultima versione del software le condizioni interne sono governate da

definite dal DM 26/06/2015 le quali non sono più fisse ma variano in base alla temperatura media mensile dell'aria esterna e alla classe di umidità interna secondo il grafico riportato in fig. 4.3.

uppi normativi e influenza sul comportamento termoigrometrico in regime stazionario e dinamico delle strutture opache di involucro

51

la situazione all'interno

4.2. Analisi in regime stazionario delle pareti oggetto

diffuso da ANIT (Associazione Nazionale per le strutture opache, oltre che la trasmittanza termica e la presenza di condensa superficiale anche il fenomeno

ll'interno di tale software si definisce ediante la banca dati interna e riferita proprio assegna la località prescelta a cui sono

condizioni climatiche interne ed esterne il software PAN 7.0 è Le condizioni esterne sono rappresentate dalla UNI 10349/2016 di cui si è parlato nei paragrafi precedenti mentre in questa condizioni interne sono governate dalle procedure di le quali non sono più fisse ma variano in base e alla classe di umidità interna

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4. Il problema della condensa interstiziale 52 Fig. 4.3: Grafico andamento umidità relativa interna (fonte: UNI EN ISO 13788/2013)

L'umidità relativa interna definisce cinque differenti classi di umidità interna collegate a cinque differenti destinazioni d'uso dell'edificio interessato. Tali classi di utilizzo sono numerate da 1 a 5 in accordo con la quantità di vapore prodotta (∆v) dal più basso al più alto:

1. Negozi di materiali asciutti, edifici vuoti;

2. Uffici, negozi, edifici con controllo meccanico della ventilazione;

3. Edifici senza controllo meccanico della ventilazione, edifici con basso indice di affollamento;

4. Edifici con alto indice di affollamento (palestre, cucine e cantine); 5. Edifici speciali (lavanderie, piscine, distillerie).

Nel caso in esame si è sempre fatto riferimento alla classe 3 che è la condizione che rappresenta un edificio standard, conoscendo la temperatura esterna (Te) e la

differenza della pressione di vapore (∆PV) data dalla differenza di pressione di vapore interna ed esterna. Si riporta in fig. 4.4 l'esempio per la località di Roma delle condizioni interne scaturite dal metodo di calcolo dato dal DM 26/06/2015 analizzato in precedenza.

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I dati climatici nella progettazione edile: svil

termoigrometrico in regime stazionario e dinamico delle strutture opache di involucro

Fig. 4.4: Condizioni di calcolo interne derivanti dal DM 26/06/2015 (fonte: PAN)

Realizzata l'analisi in regime stazionario con le condizioni di input elencate si procede ora a riportare sinteticamente

riguardanti i parametri d'

di muffe e condensa superficiale e, infine, la presenza di condensa interstiziale, ottenuti mediante il software per le pareti analizzate, nelle località prescelte.

in rosso indicano che la veri

Tab. 4.3: Tabella di riepilogo risultati PAN

Tipo di parete Trasmittanza [W/m Valore calc. 1 1.10 2 0.60 3 1.14 4 0.27 5 0.52

di calcolo interne derivanti dal DM 26/06/2015 (fonte: PAN)

Realizzata l'analisi in regime stazionario con le condizioni di input elencate si procede ora a riportare sinteticamente, nelle tabelle che seguono

riguardanti i parametri d'interesse di trasmittanza termica, resistenza alla formazione di muffe e condensa superficiale e, infine, la presenza di condensa interstiziale, ottenuti mediante il software per le pareti analizzate, nelle località prescelte.

in rosso indicano che la verifica del parametro in oggetto non è superata.

: Tabella di riepilogo risultati PAN 7.0

Zona climatica B - Palermo Trasmittanza [W/m2K]

Resist. min.[m2K/W] per evitare la pres. di muffe

/ condensa sup. Condensa interstiziale e Limite Valore calc. Limite Pressione saturazi Pressione sull'interf. 0.45 0.911 0.41 0.25 0.45 1.657 0.41 0.25 0.45 0.882 0.41 0.25 0.45 3.71 0.41 0.25 0.45 1.92 0.41 0.25

uppi normativi e influenza sul comportamento termoigrometrico in regime stazionario e dinamico delle strutture opache di involucro

53 di calcolo interne derivanti dal DM 26/06/2015 (fonte: PAN)

Realizzata l'analisi in regime stazionario con le condizioni di input elencate si che seguono, i risultati di trasmittanza termica, resistenza alla formazione di muffe e condensa superficiale e, infine, la presenza di condensa interstiziale, ottenuti mediante il software per le pareti analizzate, nelle località prescelte. I valori

fica del parametro in oggetto non è superata.

Condensa interstiziale Pressione saturazione > Pressione sull'interf. Verificato Verificato Verificato Verificato Verificato

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Tipo di parete

Zona climatica C - Napoli Trasmittanza [W/m2K]

/ condensa sup. Condensa interstiziale Valore calc. Limite Valore calc. Limite Pressione saturazione > Pressione sull'interf. 1 1.10 0.40 0.911 0.67 Verificato 0.31 2 0.60 0.40 1.657 0.67 Verificato 0.31 3 1.14 0.40 0.882 0.67 Verificato 0.31 4 0.27 0.40 3.71 0.67 Verificato 0.31 5 0.52 0.40 1.92 0.67 Verificato 0.31 Tipo di parete

Zona climatica D - Roma Trasmittanza [W/m2K]

Resist. min.[m2K/W] per evitare la pres. di muffe / condensa sup.

Condensa interstiziale Valore calc. Limite Valore calc. Limite Pressione saturazione > Pressione sull'interf. 1 1.10 0.36 0.911 0.79 Verificato 0.41 2 0.60 0.36 1.657 0.79 Verificato 0.41 3 1.14 0.36 0.882 0.79 Verificato 0.41 4 0.27 0.36 3.71 0.79 Verificato 0.41 5 0.52 0.36 1.92 0.79 Verificato 0.41 Tipo di parete

Zona climatica E - Milano Trasmittanza [W/m2K]

/ condensa sup. Condensa interstiziale Valore calc. Limite Valore calc. Limite Pressione saturazione > Pressione sull'interf. 1 1.10 0.28 0.911 0.78 Verificato 0.47 2 0.60 0.28 1.657 0.78 Non verificato 0.47 3 1.14 0.28 0.882 0.78 Verificato 0.47 4 0.27 0.28 3.71 0.78 Non verificato 0.47 5 0.52 0.28 1.92 0.78 Non verificato 0.47

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Tipo di parete

Zona climatica F - Cuneo Trasmittanza [W/m2K]

Resist. min. [m2K/W] per evitare la pres. di muffe / condensa sup.

Condensa interstiziale Valore calc. Limite Valore calc. Limite Pressione saturazione > Pressione sull'interf. 1 1.10 0.28 0.911 0.86 Verificato 0.52 2 0.60 0.28 1.657 0.86 Non verificato 0.52 3 1.14 0.28 0.882 0.86 Verificato 0.52 4 0.27 0.28 3.71 0.86 Non verificato 0.52 5 0.52 0.28 1.92 0.86 Non verificato 0.52

Mediante la simulazione sviluppata con il software PAN 7.0 per le cinque tipologie di parete e le altrettante località analizzate, la condensa interstiziale, parametro su cui si concentrano le considerazioni del presente lavoro, è calcolata con il metodo di Glaser il quale mensilmente confronta i valori della pressione sull'interfaccia della parete e la pressione di saturazione all'interno della stratigrafia della parete. Dove queste spezzate si incontrano (esempio in fig. 4.5) si ha l'accumulo di condensa interstiziale.

Fig. 4.5: Diagramma di Glaser per la parete 2, località Milano, mese di Gennaio

Per quantificare l'accumulo di condensa e quindi del fenomeno della condensa interstiziale tramite l'analisi fatta in regime stazionario con il software PAN 7.0, si riporta in una tabella per ogni parete analizzata al variare della località presa in esame, il valore massimo dei valori mensili di condensa accumulata [g/m2] ottenuti.

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In seguito per denotare l'andamento di questo fenomeno al variare delle località e delle pareti esaminate si riporta anche un grafico (vd. fig. 4.6).

Tab. 4.5: Valori condensa accumulata [g/m2]

Palermo Napoli Roma Milano Cuneo

Parete 1 0 0 0 0 0

Parete 2 0 0 0 513 1509.3

Parete 3 0 0 0 0 0

Parete 4 0 0 0 370.6 1056.6

Parete 5 0 0 0 831 3126

Fig. 4.6: Grafico valori condensa accumulata [g/m2]

Si denota da questa analisi che si hanno valori di condensa accumulata sempre più alti man mano che si sposta lo studio in zone climatiche più fredde. Nelle zone B, C e D (Palermo, Napoli e Roma), infatti, si ha la completa assenza di condensa accumulata. Discorso diverso per le zone climatiche E ed F (Milano e Cuneo) dove per tre tipologie di parete su cinque si hanno valori di condensa accumulata non trascurabili. Altro dato da rilevare è che nei casi in cui si verifica la condensa interstiziale questa si manifesta sempre sull'interfaccia esterna dello strato isolante. Per prendere visione dei risultati ottenuti da questo tipo di analisi si riporta in fig. 4.7

0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500

Palermo Napoli Roma Milano Cuneo

Condensa accumulata [g/m

2

_]

Parete 1 Parete 2 Parete 3 Parete 4 Parete 5

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l'andamento della condensa accumulata all'interno della parete 2, che è una tra quelle più soggette a questo tipo di fenomeno, al variare della località.

Fig. 4.7: Andamento condensa accumulata parete 2 [g/m2]

Si specifica, inoltre, che nonostante la ri-evaporazione della condensa nei mesi estivi, le pareti in cui si forma condensa interstiziale non sono comunque verificate in quanto, il DM 26/06/2015 impone la completa assenza di condensa interstiziale all'interno delle pareti al contrario della UNI EN ISO 13788/2013 che prevedeva la possibilità che la condensa accumulata nei mesi invernali evaporasse in quelli estivi.

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

ott nov dic gen feb mar apr mag giu lug ago set

Condensa accumulata [g/m²]

Cuneo Milano Roma Napoli Palermo