strategie per un involucro edilizio sostenibile efficacia buona inerzia termica pareti
DESCRIPTION
Nell'ambito del seminario sulle strategie per la costruzione di un involucro edilizio sostenibile, spiego come una buona inerzia termica delle pareti, legata alla capacità termica areica periodica interna, migliora le condizioni di comfort negli edifici in presenza di carichi termici interni in fase estiva.TRANSCRIPT
Università Politecnica delle MarcheUniversità Politecnica delle Marche
Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture Dipartimento di Architettura, Costruzioni e Strutture DACSDACS
Sezione Architettura Tecnica
L'Efficacia di una buona L'Efficacia di una buona
Inerzia Termica Inerzia Termica
delle Paretidelle Pareti
Strategie per un Involucro Edilizio Sostenibile: Ventilazione e Inerzia TermicaStrategie per un Involucro Edilizio Sostenibile: Ventilazione e Inerzia Termica
10 Febbraio 2009
Ing. Andrea Ursini CasalenaIng. Andrea Ursini Casalenahttp://www.mygreenbuildings.org
Protocollo di Kyoto - 2005
Sistemi di Raffrescamento Passivo
Ridurre almeno del 5% le emissioni di CO2 a livello mondiale nel 2008-2012
Importanza delle caratteristiche climatiche del luogo
DIRETTIVA 2002/91/CEsul rendimento energetico
degli edificiUnione europea
Problemi di comfort
Sistemi di condizionamento dell’aria
priorità per
riduzione
obbligo al risparmio energetico
D.lgs. 311/2006
Fase invernale
in ITALIA
introduzione di elevatirequisiti su:
Isolamento termico edifici (U = trasmittanza W/mqK)
Fase estiva
recepisce solo una parte della Direttiva 2002/91/CE
Approccio superficiale al Approccio superficiale al problema del comfort estivo problema del comfort estivo e dell’inerzia termica e dell’inerzia termica dell’involucro ediliziodell’involucro edilizio
RISPARMIO ENERGETICO IN FASE INVERNALE
Fabbisogno energetico riscaldamento invernale(Epi =kWh/mqanno)
ma…ma…
Non si considerano gli Non si considerano gli effetti dei carichi termici effetti dei carichi termici interni (persone, radiazione interni (persone, radiazione diffusa, elettrodomestici…)diffusa, elettrodomestici…)
Linee guida nazionali
ES
TA
TE
Sostituzione limite sulla Ms >= 230 kg/mq con:
Yie = U x fd <= 0,12 W/mqK(pareti)
Trasmittanza Termica PeriodicaTrasmittanza Termica Periodica
Radiazione diffusa
Temperatura aria
Yie
UNI EN ISO 13786:2008
?Carichi termici interni
PROBLEMA:
<= 0,20 W/mqK(coperure)
trasmittanza termica stazionariatrasmittanza termica stazionaria
fattore di attenuazione
Problema della Trasmittanza Termica Periodica
Yie = U x fd Possibilità di realizzare pareti super Possibilità di realizzare pareti super isolate e a bassa massaisolate e a bassa massa
Yie <= 0,12 W/mqKYie <= 0,12 W/mqK
0,12 = 1 x 0,120,12 = 1 x 0,12 0,12 = 0,12 x 10,12 = 0,12 x 1UU fdfdYieYie UU fdfdYieYie
Alta massaAlta massacon poco isolamentocon poco isolamento
Bassa massaBassa massacon alto isolamentocon alto isolamento
==
SECONDO LE SECONDO LE LINEE GUIDALINEE GUIDA
Considerare la Considerare la
(Cip) kJ/mqK(Cip) kJ/mqK
Importanza del comfort e dei carichi termici interni in fase estivaImportanza del comfort e dei carichi termici interni in fase estiva
Da nostri studi risulta:Da nostri studi risulta:
1) La Trasmittanza Termica Periodica è efficace nel limitare i carichi 1) La Trasmittanza Termica Periodica è efficace nel limitare i carichi termici provenienti dall’esternotermici provenienti dall’esterno
2) La Trasmittanza Termica Periodica non garantisce comfort in fase 2) La Trasmittanza Termica Periodica non garantisce comfort in fase estiva in presenza di carichi termici interniestiva in presenza di carichi termici interni
Radiazione diffusa
Carichi InterniCarichi Interni
CAPACITÀ TERMICA AREICA PERIODICA INTERNA
un’opportunitàun’opportunità
UNI EN ISO 13786:2008
assunzione CASO DI STUDIO REALEassunzione CASO DI STUDIO REALE
1) MONITORAGGIO1) MONITORAGGIO
2) SIMULAZIONE E SETTAGGIO DEL MODELLO ANALITICO CON I DATI DEL 2) SIMULAZIONE E SETTAGGIO DEL MODELLO ANALITICO CON I DATI DEL MONITORAGGIOMONITORAGGIO
- condizione climatichecondizione climatiche (Palermo, Ancona, Cuneo)(Palermo, Ancona, Cuneo)
- destinazione d’uso (scuola, residenza)destinazione d’uso (scuola, residenza)
- carichi termici internicarichi termici interni
- involucro edilizioinvolucro edilizio
3) ANALISI PARAMETRICHE PER:3) ANALISI PARAMETRICHE PER:
SCUOLA
condizioni interne
condizioni climatiche temperatura
superficiale
Studio di differenti tipi di parete:Studio di differenti tipi di parete:
5 pareti fittizie al fine di rispettare i limiti sulla trasmittanza termica periodica 5 pareti fittizie al fine di rispettare i limiti sulla trasmittanza termica periodica e stazionaria e stazionaria
A parità di A parità di Yie = 0,10Yie = 0,10 W/mqK, abbiamo diversi spessori di massa e W/mqK, abbiamo diversi spessori di massa e isolamento termicoisolamento termico
U < 0,4 W/mqK U < 0,4 W/mqK (Ancona)(Ancona) Yie < 0,12 W/mqK Yie < 0,12 W/mqK
RISULTATI:RISULTATI:
- U condiziona fortemente il comportamento termico delle paretiU condiziona fortemente il comportamento termico delle pareti
- Il comportamento migliore si manifesta con la parete che ha il più basso Il comportamento migliore si manifesta con la parete che ha il più basso valore di trasmittanza termica stazionaria.valore di trasmittanza termica stazionaria.
Fase InvernaleFase Invernale
Limitare la trasmittanza termica periodica permette di:Limitare la trasmittanza termica periodica permette di:
- limitare i carichi termici esterni (radiazione solare, …)limitare i carichi termici esterni (radiazione solare, …)
- Limitare i consumi per la climatizzazione estiva ed invernaleLimitare i consumi per la climatizzazione estiva ed invernale
U=0,39W/m2K
U=0,26
U=0,17
U=0,15U=0,13
N
Settimana 18-24 Gennaio
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01/18 00:10:00 01/19 00:10:00 01/20 00:10:00 01/21 00:10:00 01/22 00:10:00 01/23 00:10:00 01/24 00:10:00
Tem
pera
tura
superf
icia
le inte
rna [
°C]
P1 P2 P3 P4 P5
A parità di Yie non si notano differenze significative tra le 5 tipologie di A parità di Yie non si notano differenze significative tra le 5 tipologie di parete. Quindi Yie sembra funzionare come parametro di controllo in queste parete. Quindi Yie sembra funzionare come parametro di controllo in queste particolari condizioni.particolari condizioni.
Fase Estiva (Fase Estiva (senza carichi termici interni, condizioni fittiziesenza carichi termici interni, condizioni fittizie))
Ancona - Settimana 18-24 Giugno - Y12 = 0,10 Senza carichi
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Tem
pera
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su
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ud
[°C
]
P1 P2 P3 P4 P5 Temperatura aria esterna
N
Se si considera l’influenza di:Se si considera l’influenza di:
-COMFORTCOMFORT (Temp. superficiale., Temp. operativa., Asimmetria radiante)
-CARICHI TERMICI INTERNICARICHI TERMICI INTERNI (persone, elettrodomestici, radiazione diffusa)(persone, elettrodomestici, radiazione diffusa)
Bassi valori di inerzia termica = oscillazioni elevate della temperatura = Bassi valori di inerzia termica = oscillazioni elevate della temperatura = basso comfort termicobasso comfort termico
Fase Estiva (Fase Estiva (con carichi interni, condizioni reali, scuolacon carichi interni, condizioni reali, scuola))
N
È necessaria l’È necessaria l’ Inerzia Termica Interna Inerzia Termica Interna
Ancona - Settimana 18-24 Giugno - Y12 = 0,10
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Tem
per
atu
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cial
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tern
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d [
°C]
P1 P2 P3 P4 P5 Temperatura aria esterna
Influenza inerzia termica Influenza inerzia termica del tetto nel comfortdel tetto nel comfort
Temperatura superficiale interna copertura - 18-24 giugno - Scuola
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°C
T1 T2
Le condizioni ambientali Le condizioni ambientali interne sono condizionate interne sono condizionate
dalla posizione dell’isolante dalla posizione dell’isolante termicotermico
Temperatura operativa piano sottotetto - 18-24 giugno - Scuola
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°C
T1 T2
Capacità Termica Areica Periodica Interna Capacità Termica Areica Periodica Interna (Cip):(Cip):
- Cip esprime l’effettiva capacità di accumulo termico di una parete- Cip esprime l’effettiva capacità di accumulo termico di una parete
Il valore Cip, calcolato in base alla norma UNI EN ISO 13786:2008, descrive il Il valore Cip, calcolato in base alla norma UNI EN ISO 13786:2008, descrive il comportamento dell’involucro edilizio. Esso tiene conto della profondità di comportamento dell’involucro edilizio. Esso tiene conto della profondità di penetrazione dell’onda termica.penetrazione dell’onda termica.
|Y12| = 0,10
0.0000
0.1000
0.2000
0.3000
0.4000
0.5000
0.6000
0.7000
0.8000
P1 P2 P3 P4 P5
Tra
smitt
anza
ter
mic
a st
azio
naria
/fat
tore
di
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ione
0.00
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160.00
Cap
acità
ter
mic
a ar
eica
inte
rna
perio
dica
Trasmittanza termica stazionaria Fattore di attenuazione
Capacità termica areica interna periodica
- Un alto valore di Cip contribuisce a ridurre la temperatura superficiale - Un alto valore di Cip contribuisce a ridurre la temperatura superficiale della paretedella parete
Nella fase estiva, se avremo elevati valori di carico termico interno, Nella fase estiva, se avremo elevati valori di carico termico interno, sarà molto importante fissare degli alti valori di Cipsarà molto importante fissare degli alti valori di Cip
Temperatura superficiale media giornaliera - Minime, medie e massime per scuola e residenza - 23 Giugno
R2 = 0.89
R2 = 0.94
26.0
27.0
28.0
29.0
30.0
0.00 20.00 40.00 60.00 80.00 100.00 120.00 140.00 160.00 180.00
Capacità termica areica interna periodica [KJ/m2K]
Tem
per
atu
ra s
up
erfi
cial
e p
aret
e su
d [
°C]
Media residenza Min residenza Max residenza Media scuolaMin scuola Max scuola Poli. (Max residenza) Poli. (Media residenza)Poli. (Min residenza) Poli. (Media scuola) Poli. (Max scuola) Poli. (Min scuola)
Capacità Termica Areica Periodica Interna Capacità Termica Areica Periodica Interna (Cip):(Cip):Per ottenere un accettabile livello di comfort, le pareti devono avere alti valori di CipPer ottenere un accettabile livello di comfort, le pareti devono avere alti valori di Cip
0
50
100
150
200
250
0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 0,55 0,60Spessore [m]
Cap
acit
à t
erm
ica a
reic
a i
nte
rna p
eri
od
ica [
KJ/
m2
K]
Blocco cls Einstein Mattoni pieni Gasbeton
Poroton Blocco arg esp
Riteniamo che sia necessario fissare dei valori limite Riteniamo che sia necessario fissare dei valori limite inferiori per la Cip al fine di:inferiori per la Cip al fine di:
- Garantire delle pareti con sufficiente massa termica sul lato internoGarantire delle pareti con sufficiente massa termica sul lato interno
=> questo contribuisce all’accumulo termico migliorando il comfort interno => questo contribuisce all’accumulo termico migliorando il comfort interno
- Svavorire la realizzazione di involucri edilizi caratterizzati da Svavorire la realizzazione di involucri edilizi caratterizzati da isolamento termico interno e/o senza massa inerziale isolamento termico interno e/o senza massa inerziale
=> queste soluzioni non contribuiscono all’accumulo termico=> queste soluzioni non contribuiscono all’accumulo termico
Cip
Spessore
Radiazione Diretta
Temperatura Aria
Radiazione Diffusa
CipCip
La Cip potrebbe essere il parametro da affiancare alla La Cip potrebbe essere il parametro da affiancare alla trasmittanza termica periodicatrasmittanza termica periodica
Ottima indicazione sulla Bontà della PareteBontà della Parete
Controllo Comfort e ConsumiControllo Comfort e Consumi in fase estiva
YieYie
Grazie per l’attenzioneGrazie per l’attenzione
Ing. Andrea Ursini CasalenaIng. Andrea Ursini Casalenahttp://www.mygreenbuildings.orghttp://www.mygreenbuildings.org
Università Politecnica delle Università Politecnica delle MarcheMarchehttp://www.univpm.ithttp://www.univpm.it