4 Misure delle condizioni di benessere termico di un edificio realizzato in adobe

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4 Misure delle condizioni di benessere termico di un edificio realizzato in

adobe

4.1 Indagini iniziali

Il monitoraggio dell’edificio ha permesso di avere un ampio quadro conoscitivo dei fenomeni di scambio termico legati alla trasmissione del calore attraverso pareti realizzate in adobe.

L’analisi dei risultati è partita da un inquadramento del comportamento complessivo dell’involucro con l’osservazione dell’andamento delle temperature esterne, interne e di parete: una prima osservazione di tutto l’arco del tempo (15 giorni, di cui una settimana con edificio abitato e una settimana con edificio disabitato), consente di percepire lo smorzamento dell’onda termica (con un valore medio di Dt pari a 4°C nelle ore più calde della giornata), la scarsa ampiezza di oscillazione della temperatura di parete interna (pari a 1°C nell’ambiente di soggiorno e 2°C nella stanza letto) e di temperatura dell’aria interna (Tai) similare alla temperature di superficie e ancora la differenza dell’andamento dell’oscillazione della Tai, tra la prima e la seconda settimana nella quale, in assenza di fenomeni di disturbo legati alla vita quotidiana degli abitanti, l’andamento della temperatura interna sembra attestarsi su una situazione di regolarità unicamente dipendente dalla variazione dei fenomeni esterni. Allo stesso modo le variazioni dell’umidità relativa e dell’umidità assoluta dell’ambiente interno (locale di soggiorno), si smorzano e si stabilizzano nelle condizioni di

edificio non utilizzato.

29.4 1 Facciata Sud-Ovest su corte principale con loggiato d’ingresso (al primo piano la camera monitorata) e Facciata Sud-Est su corte secondaria (al piano terra il soggiorno monitorato con le tre porte-finestra)

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Misure delle condizioni di benessere termico di un edificio realizzato in adobe

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29.4 2 Andamento Temperatura di Parete Nord –Soggiorno-

29.4 3 Andamento dell’ umidità relativa dell’ambiente di Soggiorno

Indagini iniziali Studio dell’andamento delle temperature del Soggiorno. Comparazione tra Temperatura esterna (Te), Temperatura dell’aria interna (Tai), Temperatura di parete nord (Tp) Indagini iniziali Studio dell’andamento dell’umidità relativa e assoluta Comparazione tra umidità relativa interna (Rhi), umidità relativa esterna (Rhe) e scarto medio percentuale tra il valore di umidità assoluta interna e il valore di umidità assoluta esterna.

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p arte qu arta -50.0 -40.0 -30.0 -20.0 -10.0 0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 0 10 20 30 40 50 60 70 80

Intervallo di analisi dati CAMERA: 4h

Scarto Medio % RHi Scarto Medio % RHe MEDIA RHe: 57% MEDIA RHi: 51.9%

29.4 4 Scarto medio percentuale dell’umidità relativa interna ed esterna

29.4 5 Scarto medio percentuale dell’umidità assoluta interna ed esterna

Nei grafici di cui sopra, si può notare come, in modo particolare, l’umidità relativa si attesti su valori percentuali quasi costanti, poiché l’ambiente non è più soggetto alle “interferenze” causate dall’impiego dell’edificio da parte dei suoi abitanti. Sarebbe opportuno indagare ancora questo comportamento prolungando il tempo di monitoraggio di un ambiente in adobe “non abitato” e verificare se questa risposta sia legata anche all’umidità di equilibrio89 del mattone di terra.

89_{L’umidità di equilibrio è una caratteristica intrinseca di un materiale: considerando una temperatura costante si può}

correlare l’RHi (umidità relativa ambiente interno, %) con il titolo solido (rapporto tra contenuto d’acqua del materiale e la massa del materiale stesso, xs. Tale valore si ottiene sperimentalmente). La curva che deriva dalla correlazione tra

RHi e xs prende il nome di curva di equilibrio igrometrico che rappresenta l’ umidità di equilibrio del materiale,

raggiunta appunto quando tra l’RHi dell’ambiente e la capacità di cessione e assorbimento del vapore presente nell’aria da parte del materiale, si crea un bilancio. Si veda “Le caratteristiche termofisiche della terra” della II Parte di questa tesi.

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Per osservare meglio i fenomeni di trasmissione del calore tra l’interno e l’esterno dell’edificio è stato scelto di considerare un giorno tipo del periodo di vita dell’edificio con abitanti (2 agosto) e un giorno tipo senza abitanti (8 agosto), riferendoci a due giornate di pieno sole estivo con picco massimo di radiazione solare molto vicini tra loro (circa 800 W/m2). Con queste condizioni si è voluto osservare più in dettaglio il comportamento delle pareti esterne e quindi le eventuali differenze presenti al variare dell’orientamento delle stesse.

La parete esterna esposta sul lato sud-ovest per l’influenza della radiazione solare, la presenza di superfici vetrate e lo stesso orientamento, mostra uno sfasamento di 7 ore, dalle 12: 30 -ora solare-, in cui si registra il picco massimo della temperatura esterna, alle 19:30 --ora solare-, in cui la temperatura interna raggiunge il suo valore più alto. La media di temperatura registrata all’interno del locale (27°C), in questo caso la stanza da letto, è più alta della media della temperatura esterna (24°C): la temperatura interna oscilla quindi di circa 2°C, tra i 26 e i 28°C. Le condizioni di questo locale non sono ottimali: siamo al primo livello dell’abitazione dove sia le prestazioni della copertura, sia la superficie trasparente priva di ombreggiamento esterno, incidono negativamente sul benessere abitativo interno. Pur non essendo presente un’ampia superficie vetrata, l’effetto della trasmissione per conduzione e irraggiamento attraverso la superficie trasparente incide sul benessere poiché il sole estivo riscalda la parete dal primo pomeriggio sino al tramonto del sole.

In realtà dai calcoli effettuati per l’analisi del benessere termico la risultante maggiormente peggiorativa è l’elemento di copertura; di seguito saranno elencate le motivazioni. Nei grafici seguenti l’andamento monitorato della temperatura esterna presenta ogni giorno un errore di misura dalle 9:00 alle 10:00 del mattino, orario nel quale molto probabilmente il sensore è stato investito dalla radiazione solare diretta. L’errore è stato successivamente corretto con un’interpolazione lineare per l’utilizzo dell’input d’ingresso nelle simulazioni dinamiche con TRNSYS. Per quanto riguarda l’analisi del benessere termico degli ambienti interni ciò non ha influenza sui risultati perché la Tae non è contemplata dal metodo.

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p arte qu arta 30.727 °C 29.621 °C 30.951 °C 28.130 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 ORE (edificio abitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai CAMERA LETTO Tp SUD-OVEST

29.4 6 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) della Camera da letto monitorata e della sua Temperatura di parete opaca disperdente di Sud-Ovest. Periodo dell’edificio abitato

27.860 27.363 31.358 29.111 26.97 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00°C ORE

Parete Opaca SUD-OVEST 8 agosto (edificio disabitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai CAMERA LETTO Tp SUD-OVEST

29.4 7 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) della Camera da letto monitorata e della sua Temperatura di parete opaca disperdente di Sud-Ovest. Periodo dell’edificio disabitato

La parete esposta a sud-est mostra un andamento molto diverso con il picco massimo della temperatura esterna quasi coincidente col picco di temperatura interna: lo sfasamento registrato su questa facciata corrisponde ad un’ora.

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p arte q u arta 30.727 °C 29.621 °C 32.773 °C 30.951 °C 27.30 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00°C ORE

Parete Opaca SUD-EST 2 agosto (edificio abitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai SOGGIORNO Tp SUD-EST

29.4 8 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) del locale di soggiorno monitorato e della sua Temperatura di parete opaca di Sud-Est. Periodo dell’edificio abitato

27.860 27.363 31.358 29.111 26.49 26.01 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00°C ORE Parete Opaca SUD-EST 8 agosto

(edificio disabitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai SOGGIORN O Tp SUD-EST

29.4 9 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) del locale di soggiorno monitorato e della sua Temperatura di parete opaca di Sud-Est. Periodo dell’edificio disabitato

Il comportamento della parete esterna esposta a nord è quasi coincidente con il comportamento della parete sud-est: lo stesso sfasamento e lo stesso smorzamento dell’onda termica denotano l’influenza della superficie trasparente, (corrispondente a circa metà superficie dell’intera

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corrisponde quasi sempre ad 1°C.

30.727 °C 29.621 °C 32.773 °C 30.951 °C 27.30 26.87 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00°C ORE Parete Opaca NORD 2 agosto

(edificio abitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai SOGGIORN O Tp NORD

29.4 10 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) del locale di

soggiorno monitorato e della sua Temperatura di parete opaca di Nord-Est. Periodo dell’edificio abitato

27.860 27.363 31.358 29.111 26.49 25.91 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00°C ORE

Parete Opaca NORD 8agosto (edificio disabitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai SOGGIORN O Tp NORD

soggiorno monitorato e della sua Temperatura di parete opaca di Nord-Est. Periodo dell’edificio disabitato

Da queste prime considerazioni possiamo dire che la muratura, intesa come diaframma tra l’ambiente interno e l’ambiente esterno, ha una buona resa grazie alle sue caratteristiche termofisiche: in particolare il buon valore di capacità termica le permette di avere un’elevata inerzia

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che le consente di mantenere costante la temperatura all’interno degli ambienti, con un’oscillazione di 1°C nell’ambiente di soggiorno e di 2°C nella zona notte. Il valore di sfasamento reale della muratura lo verificheremo meglio con la simulazione numerica, nella quale considerando l’ambiente di soggiorno con le sue caratteristiche fisiche e geometriche ma senza l’influenza della radiazione e dell’effetto di trasmissione dato dalle superfici trasparenti, saremo in grado di calcolare con precisione le ore di ritardo di propagazione dell’onda termica per la muratura in adobe (che sarà molto simile al valore calcolato col metodo di Mackey e Wright esaminato nel precedente capitolo).

Seguono gli andamenti delle Tae e Tai rapportate alle misure di temperatura effettuate sulle superfici trasparenti: i sensori posizionati sull’interno dell’infisso e schermati con appositi nastri raggiungono valori massimi di 37°C sull’esposizione di est e di 50°C sull’esposizione di sud-ovest. La superficie trasparente ha un’estensione inferiore rispetto agli altri componenti opachi dell’involucro: tuttavia pur raggiungendo elevate temperature la Tai non subisce forti sbalzi termici ma come osservato si ha una media di 26,5 °C nel soggiorno e di 27,5°C nella stanza letto.

29.621 °C 32.773 °C 30.951 °C 27.30 36.52 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00 35.00 36.00 37.00 °C ORE Parete TRASP SUD-EST 2 agosto

(edificio abitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai SOGGIORNO Tp TRASPARENT E SUD-EST

soggiorno monitorato e della sua Temperatura di parete trasparente di Sud-Est. Periodo dell’edificio abitato

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p arte qu arta 27.363 31.358 29.111 26.49 37.05 15.00 16.00 17.00 18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 31.00 32.00 33.00 34.00 35.00 36.00 37.00 ORE Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai SOGGIORNO Tp TRASPARENT E SUD-EST

29.4 13 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) del locale di soggiorno monitorato e della sua Temperatura di parete trasparente di Sud-Est. Periodo dell’edificio disabitato

29.621 °C 32.773 °C 30.951 °C 28.024 52.58 19.00 21.00 23.00 25.00 27.00 29.00 31.00 33.00 35.00 37.00 39.00 41.00 43.00 45.00 47.00 49.00 51.00 53.00 °C ORE Parete TRASP SUD-OVEST 2 agosto

(edificio abitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai Camera Tp TRASPARENT E SUD-OVEST

29.4 14 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) della camera monitorata e della sua Temperatura di parete trasparente di Sud-Ovest. Periodo dell’edificio abitato

31.358 29.111 27.344 50.37 15.00 17.00 19.00 21.00 23.00 25.00 27.00 29.00 31.00 33.00 35.00 37.00 39.00 41.00 43.00 45.00 47.00 49.00 51.00 53.00°C ORE Parete TRASP SUD-OVEST 8 agosto

(edificio disabitato) Tae Giorno 2 Agosto 2010 Tai Camera Tp TRASPARENT E SUD-OVEST

29.4 15 Andamento di Temperatura aria esterna (Tae), Temperatura dell’aria interna (Tai) della camera monitorata e della sua Temperatura di parete trasparente di Sud-Ovest. Periodo dell’edificio disabitato