termofisica degli edifici (ing. edile –06 cfu) tfe-7_zampiero-5.pdf · termofisica degli edifici...

75
Anno Accademico 2010-2011 CORSO TERMOFISICA DEGLI EDIFICI (Ing. EDILE –06 CFU) Prof.ssa Ing. Paola Prof.ssa Ing. Paola Zampiero Zampiero [email protected] Università degli Studi di Bergamo, Facoltà di Ingegneria Dipartimento di Ingegneria Industriale Prof. Ing. Paola Zampiero

Upload: others

Post on 26-Mar-2020

10 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Anno Accademico 2010-2011

CORSO

TERMOFISICA DEGLI EDIFICI(Ing. EDILE – 06 CFU)

Prof.ssa Ing. Paola Prof.ssa Ing. Paola ZampieroZampiero

[email protected]

Università degli Studi di Bergamo, Facoltà di IngegneriaDipartimento di Ingegneria Industriale

Prof. Ing. Paola Zampiero

Prof. Ing. Paola Zampiero

1. Aria umida

2. Problematiche termo-igrometriche dell’elemento di involucro edilizio opaco

1.Riferimento normativo (UNI EN ISO 13788)

2.Diffusione del vapore nei materiali edilizi

3.Condensa superficiale ed il fattore di temperatura,

4. Condensazione interstiziale ed il metodo di Glaser,

ASPETTI TERMO-IGROMETRICI DELL'INVOLUCRO EDILIZIO

Prof. Ing. Paola Zampiero

ARIA UMIDA

Per alcune importanti analisi nel campo della fisica tecnica

ambientale

1. lo studio delle condizioni di benessere

termoigrometrico,

2. lo studio delle prestazioni igrometriche degli elementi

costruttivi,

3. la progettazione dei sistemi di climatizzazione, etc.) è

indispensabile conoscere e descrivere nel dettaglio il

comportamento della miscela gas e vapori che

costituisce la troposfera e in cui l’uomo vive e svolge le

sue attività.

• L’aria umida viene trattata nelle applicazioni tecniche come una miscela di gas incondensabili e di un vapore condensabile

• Per tale miscela gassosa multicomponente può essere assunto il comportamento di miscela ideale di gas ideali

ARIA SECCA ARIA SECCA + VAPOR + VAPOR D’ACQUAD’ACQUA = ARIA UMIDA= ARIA UMIDA

aria secca aria secca

((OO22≅≅≅≅≅≅≅≅21%, 21%, NN22 ≅≅≅≅≅≅≅≅78%, Altri gas78%, Altri gas≅≅≅≅≅≅≅≅1% 1% es. COes. CO2 2 ,Argon,…) ,Argon,…)

vapor d'acqua vapor d'acqua

((≅≅≅≅≅≅≅≅ 1% in massa)1% in massa)

composizione costante composizione costante durante le trasformazionidurante le trasformazioni

acqua in fase liquida acqua in fase liquida e in fase vapore:e in fase vapore:possibili transizioni di fasepossibili transizioni di fase

Condensazione, Condensazione, brinamentobrinamento

L’aria verrà rappresentata come una miscela di due componenti:aria secca e vapore d’acqua.Per ricordare la presenza del vapore a questa miscela si dà il nomedi aria umida.

ARIA UMIDA

Prof. Ing. Paola Zampiero

Caratterizza il tenore in vapore d'acqua dell'aria umida

GRANDEZZE IN GIOCO

mv= massa di vapore contenuta in un certo volume di aria umida [kg]; mas = massa di aria secca contenuta nello stesso volume di aria umida [kgas]

Finché la pressione parziale del vapore acqueo rimane inferiore al valore della pressione di saturazione, non si ha condensazione, � esso è considerato a tutti gli effetti un gas ideale.

1. data la validità della Legge di Dalton (per gas ideali),

Umidità specifica x

DALTONla pressione totale p della miscela è pari alla somma delle pressioni parziali pi che ciascun componente eserciterebbe se, da solo, occupasse l'intero volume V occupato dalla miscela alla stessa temperatura T

vas ppp +=

L'aria umida ha una pressione totale di 1 atm

In condizioni ordinarie (P = 1 atm; T = 0°C) le temperature dei vari componenti, fatta eccezione per il vapor d'acqua, sono costanti e quindi Pas = cost. � La pressione del vapor d'acqua è invece variabile in quanto ne varia la quantità.

GRANDEZZE IN GIOCO

DEFINIZIONE Titolo x PER MISCELA MONOCOMPONENTE BIFASICA

����

tot

v

m

mX =

DEFINIZIONE Titolo x PER MISCELA ARIA UMIDA

����

as

v

m

mX =

Prof. Ing. Paola Zampiero

GRANDEZZE IN GIOCO

=

=VM

RT

RT

VM

p

p

RT

VMp

RT

VMp

Xas

v

as

v

asas

vv

nRTpV = Equazione stato gas perfettiR rappresenta il lavoro che 1 mole di gas compie quando si espande alla pressione P costante di 1 atmosfera in seguito all'aumento di temperatura pari a 1 Kelvin

VM

RTmp

v

vv =

Consideriamo un componente generico che occupi da solo il volume V

RTM

mVp

i

ii = VM

RTmp

as

asas =

vvv mp

RT

VM= saas

as mpRT

VM=

Sostituiamo

i

ii

M

mn =

Prof. Ing. Paola Zampiero

GRANDEZZE IN GIOCO

Dove :pv = pressione parziale del vapore acqueo [Pa]; pa = pressione parziale dell'aria secca [Pa]; p = pressione totale della miscela [Pa] = pas + pv � pas = p - pv

as

v

as

v

as

v

p

p

p

p

M

MX ⋅== 622,0

2- Considerando che Mv = 18,01534 kg/kmole e Mas = 28,97 kg/kmol

v

v

pp

pX

−⋅= 622,0

Umidità specifica x

Prof. Ing. Paola Zampiero

L'umidità relativa φ è il rapporto (in genere espresso in percentuale) tra la pressione parziale del vapore pv e la pressione del vapore saturo ps valutate alla stessa temperatura. L'umidità relativa è anche il rapporto tra la massa di vapore acqueo mv

contenuto in un certo volume V di aria e la massima massa di vapore ms

contenibile nello stesso volume (condizioni di saturazione), entrambe valutate alla stessa temperatura T. Si ha quindi:

GRANDEZZE IN GIOCO

Umidità relativa

Massa del vapore d'acqua alla temperatura------------------------------------------------

----------------Massa del vapor saturo alla stessa

temperatura

j nell'intervallo (0 ÷ 1) (0% ÷ 100%)Pv nell'intervallo (0 ÷ Ps)

Umidità relativa φ ����

satv

v

vsat

v

p

p

m

m==ϕ

Prof. Ing. Paola Zampiero

GRANDEZZE IN GIOCO

v

v

pp

pX

−⋅= 622,0

vsat

vsat

pp

pX

⋅−⋅

ϕ622,0

satv

v

p

p=ϕ

GRANDEZZE IN GIOCO

L'entalpia, solitamente indicata con H, è una funzione di stato che esprime la quantità di energia che un sistema termodinamico può scambiare con l'ambiente.

Per le trasformazioni che avvengono a pressione costante in cui si ha solo lavoro di tipo meccanico la variazione di entalpia è uguale al calore scambiato dal sistema con l'ambiente esterno.Per le trasformazioni che avvengono sia a pressione che a volume costanti, la variazione di entalpia coincide sia col calore (Q) che con la variazione di energia interna (∆U) che si è avuta durante il processo.L'entalpia si misura in joule (SI, Sistema internazionale) o in calorie.

FISICA TECNICA = Entalpia

pVUH +=

Esempio: in una reazione chimica, l'entalpia scambiata dal sistema consiste nel calore assorbito o rilasciato nel corso della reazione. In un passaggio di stato, come la trasformazione di una sostanza dalla sua forma liquida a quella gassosa, l'entalpia del sistema è il calore latente di evaporazione. In un semplice processo di variazione della temperatura, l'entalpia scambiata dal sistema per variazioni unitarie di temperatura è data dalla capacità termica a pressione costante.

Prof. Ing. Paola Zampiero

Entalpia dell'aria umida h ����

Nell'ipotesi di miscela ideale, l'entalpia può essere espressa come somma dell'entalpia parziale dell'aria secca e del vapore acqueo.

Rimandando a teoria di FISICA TECNICA per la trattazione completa riportiamo l’espressione che si ottiene con semplici passaggi

GRANDEZZE IN GIOCO

A pressioni totali prossime a quelle dell’atmosfera e a temperature comprese tra 0°C e 60°C

( )xttH ⋅++⋅= 46,059524,0

vvasas hmhmH +=

vhash

EQUAZIONE EQUAZIONE DIDI STATO DELL’ARIA UMIDASTATO DELL’ARIA UMIDA

Prof. Ing. Paola Zampiero

GRANDEZZE IN GIOCO

( )txtH ⋅++⋅= 46,059524,0

vhash

EQUAZIONE EQUAZIONE DIDI STATO DELL’ARIA UMIDASTATO DELL’ARIA UMIDA

( )25009,1 +⋅+≅ txtH

Prof. Ing. Paola Zampiero

Densità dell'aria umida ����La massa di aria umida contenuta nell'unità di volume è definita da:

GRANDEZZE IN GIOCO

V

mm

V

m vasau

+=→= ρρ

vv

v pRT

VMm =

asas

sa pRT

VMm = RT

MpMp vvassaau

+=ρ

622,0=as

v

M

M

( )vasas

au ppRT

M622,0+=ρ

Prof. Ing. Paola Zampiero

Per una massa di aria umida in un determinato stato termodinamico, si definisce temperatura di rugiada Tr la temperatura alla quale il vapore d’acqua presente nell’aria diventa SATURO, mantenendo costante il valore dell'umidità specifica e la sua pressione totale p. A questa temperatura Tr, si ha:

GRANDEZZE IN GIOCO

Temperatura di rugiada (dew point) ����

( ) ( )rvsvtptp =

( ) ( )rvsvs tptp =⋅ϕ

Prof. Ing. Paola Zampiero

GRANDEZZE IN GIOCO

Prof. Ing. Paola Zampiero

GRANDEZZE IN GIOCO

Diagramma P,T dell’acqua

Diagramma P,T dell’acqua

http://www.lsbu.ac.uk/water/phase.html#all

Diagramma P,T dell’acqua

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000

14000

0 10 20 30 40 50 60

Pre

ssio

ne

pa

rzia

le [

Pa

]

Temperatura [°C]

P [Pa]

Liquido

Vapore

Pressione di saturazionecorrisponde alla massima quantità di vapore che può essere

contenuta nella miscela gassosa

t

t

sat eP +⋅

= 3.237

269.17

5.610

Psat [Pa], t [°C]

TRASFORMAZIONI DELL’ARIA UMIDA

DIAGRAMMA DI MOLLIER

ti = 20°C

ϕϕϕϕi =70%

Temperatura Temperatura di rugiada:di rugiada:

ttrr=14=14°°CC

Temperatura Temperatura limite limite superficialesuperficiale

In queste condizioniIn queste condizioni

FF

OO

RR

MM

UU

LL

EE

LA PRESTAZIONE ENERGETICA LA PRESTAZIONE ENERGETICA DELL’INVOLUCRO EDILIZIO: DELL’INVOLUCRO EDILIZIO:

I COMPONENTI OPACHII COMPONENTI OPACHI

PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICIEDIFICI

UNI EN ISO 13788:2003

Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia • Temperatura superficiale interna per evitare

l'umidità superficiale critica e condensazione interstiziale

• Metodo di calcolo

UNI EN ISO 13788:2003

tempi più lunghi, dell’ordine di

settimane, mesi con effetti anche nel ciclo stagionale e annuale

I fenomeni igrometrici hanno uno sviluppo più lento

nel tempo, rispetto a quelli termici

costanti di tempo dell’ordine di

ore-giorni

PARTECIPAZIONE DELLE STRUTTURE

trasmissione del calore

trasmissione del vapore

PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICIEDIFICI

Criteri di progettazione per prevenireCriteri di progettazione per prevenirefenomeni di degrado fenomeni di degrado

• FENOMENI IGROMETRICI DI SUPERFICIE

raggiungimento di elevati valori di umidità

relativa o condensazione del vapore sul lato

interno dell'involucro edilizio;

• CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE all'interno

delle strutture perimetrali

PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICIEDIFICI

FENOMENI IGROMETRICI DI SUPERFICIE

CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Per evitare danneggiamenti:

• intervenire sulle condizioni climatiche interne

• modificare il disegno delle parti di edificio interessate

• FENOMENI IGROMETRICI DI SUPERFICIE

• CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Non si prendono (per ora) in considerazione:

• risalita capillare di acqua in murature

• accumuli di condensa all'interno di componenti edilizi a causa di infiltrazioni di aria (calda e umida)• problemi di tenuta all'acqua meteorica, etc.

PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICIPROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICI

Effetti:

• degrado di intonaci;• imputridimento delle

strutture lignee;• formazione di muffe

sulla superficie interna;• migrazione di sali,

formazione di efflorescenze; • presenza di acqua condensata sulla

superficie ed all'interno delle pareti;• riduzione del grado di isolamento termico

dell'involucro aumento della conduttività termica;

• variazione dimensionale e danneggiamento di manufatti (fessurazioni e deformazioni).

PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICIPROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICI

Ambiente riscaldato:- volume V - temperatura ta > te

- rinnovo d'aria per infiltrazioni n- produzione di vapore G

(persone, cottura, asciugatura panni, etc.)

Ipotesi: Ipotesi: Regime stazionario Regime stazionario No condensazione superficiale No condensazione superficiale

BILANCIO IGROMETRICO BILANCIO IGROMETRICO DIDI UN AMBIENTEUN AMBIENTE

Bilancio di massa:portata di vapore uscente =

= portata di vapore entrante + + produzione interna di vapore

n V ρρρρva = n V ρρρρve + G

n: ricambi d’aria ρ: concentrazione di vapore (densità)

BILANCIO IGROMETRICO DI UN AMBIENTE

Portata d’aria

q=n V ρρρρv

V: volume ambiente d’aria

n V n V ρρρρρρρρvava = n V = n V ρρρρρρρρveve + G + G

n Vn V n Vn V n Vn V

ρva: concentrazione di vaporeambiente (densità di vapore)

ρ ve : concentrazione di vaporeesterna (densità di vapore)

R R : : costantecostante dei dei gasgasRRvv: costante dei gas per il vapore acqueo: costante dei gas per il vapore acqueo

BILANCIO IGROMETRICO BILANCIO IGROMETRICO DIDI UN AMBIENTEUN AMBIENTE

Vn

Gveva ⋅

+= ρρVn

G

⋅=∆ ρ

V

m=ρ

pRT

MVm =

a

va

v

vavava

vava

T

P

RT

P

R

M

Vp

RT

VM 11=

==ρ

e

ve

v

veveve

veve

T

P

RT

P

R

M

Vp

RT

VM 11=

==ρ

NOTARas = costante dei gas per l’aria (secca) = 287 (J/kg*KelvinRv = costante dei gas per il vapor d’acqua = 461.5 (J/kg*Kelvin)

InIn generegenere RRvv TTaa ≅≅≅≅≅≅≅≅ RRvv TTee �������� moltiplicomoltiplico perper RRvvTTaa

BILANCIO IGROMETRICO BILANCIO IGROMETRICO DIDI UN AMBIENTEUN AMBIENTE

Vn

G

TR

P

TR

P

ev

ve

av

va

⋅+=

( )Vn

GtRPP av

veva ⋅+⋅

+=273

TRTRVn

GP vvvv ρ∆=

⋅=∆

Vn

G

Vn

Gvveva ⋅=∆→

⋅+= ρρρ

Inverno ���� se n molto ridotto (serramenti a tenuta) per ambienti piccoli + molte persone

���� Pva elevateEstate ���� frequente apertura di finestre, elevatorinnovo d'aria

���� Pva ≅≅≅≅ Pve

BILANCIO IGROMETRICO DI UN AMBIENTE

direttamente proporzionale aproduzione di vapore per unità di volume ���� G/V

inversamente proporzionale alrinnovo di aria ���� n

∆∆∆∆Pv

TRVn

GP vv ⋅

=∆

inversamente proporzionale a inversamente proporzionale a n, rinnovo di arian, rinnovo di aria

(Pva - Pve)

direttamente direttamente proporzionale a proporzionale a G/V, produzione di G/V, produzione di vapore per unità di vapore per unità di volumevolume

(Pva - Pve)elevata

maggiore probabilità di condensazione

maggiore portata di vapore

PRESSIONE PRESSIONE DIDI VAPOREVAPORE

Pva

Numero

abitanti

1

2

3

4

5

6

Produzione media oraria

di vapore G [kg/h]

0.25

0.33

0.42

0.50

0.57

0.63

PRODUZIONE PRODUZIONE DIDI VAPORE IN UN VAPORE IN UN AMBIENTEAMBIENTE

TRTRVn

GP vvvv ρ∆=

⋅=∆

U.R. dipende da temperatura e quindi da:

riscaldamento intermittente,attenuazione notturna, cambiamenti climatici,

effetti connessi con l'inerzia termica

valore di riferimento limite: U.R. = 80 % su superfici interne delle pareti (normativa)

Specie URmin necessaria per la crescita

Alternaria alternata 85 %Aspergillus versicolor 75 %Penicillium chrysogenum 79 %Stachybotrys atra 94 %Mucor plumbeus 93 %

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERFICIESUPERFICIE

8,0U <=→s

v

P

PR ϕ

UNI UNI 13788:200313788:2003

ei

epi

Rsitt

ttf

−=

,minRsif

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIESUPERICIEFATTORE FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

Differenza tra la temperatura della superficie interna e dell’aria esterna, diviso per la differenza tra la temperatura dell’aria interna e dell’aria esterna calcolata con una resistenza superficiale interna Rsi

UNI UNI 13788:200313788:2003

Si definisce

FATTORE DI TEMPERATURA MINIMO

ei

emin pi,

minRsi, tt

ttf

−=con

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIESUPERICIEFATTORE FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

UNI UNI 13788:2003 13788:2003 8,0U <=→

s

v

P

PR ϕPassaggi per evitare formazione muffa con ����

1 ( )Vn

GtRPP av

veva ⋅+⋅

+=273

%80

20

max,=

°=

i

i

i

Ct

%80

5

=

°=

e

e

i

Ct

3 persone � 0,42

Rv= 461,5 Kkg

mPa

⋅⋅ 3h

kg

PaeP e

e

t

t

esat 8725,6103,237

269,17

, ⇒= +

PaPve 5,6978728,0 =⋅=

[ ] [ ]

[ ]Pa

KKkg

mPa

m

h

h

kgPaPva

2100

2935,4611203,0

42,05,697

3

3

=

⋅⋅

+

+=

[ ]PaPisat

8,28438,0

05,2275min,,

==

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIESUPERICIEFATTORE FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

UNI UNI 13788:2003 13788:2003 8,0U <=→

s

v

P

PR ϕPassaggi per evitare formazione muffa con ����

[ ]PaeP pi

pi

t

t

isat28435,610 min,

min,

3,237

269,17

min,,== +

2

Ricavo la t �

=

5,610log269,17

5,610log3,237

sat

sat

p

p

t

=

+ tt

s eP 3,237

269,17

log5,610

log

( ) tP

tt

tP ss 269,175,610

log3,2373,237

269,17

5,610log =

⋅+⇒

+=

tP

tP ss 269,17

5,610log

5,610log3,237 =

⋅+

⋅⇒

−⋅=

⋅⇒

5,610log269,17

5,610log3,237 ss

Pt

P

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIESUPERICIEFATTORE FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

UNI UNI 13788:2003 13788:2003

Cp

p

tsat

sat

pi °==

= 55,960,16

6,158

5,610log269,17

5,610log3,237

min,

3,0502

555,9f

tt

ttf minRsi,

ei

emin pi,

minRsi, =−−

=→−

−=3

min,pit→Si calcola Per ogni mese invernale4

Si calcola Per ogni mese invernaleei

emin pi,

minRsi,tt

ttf

−=5

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIESUPERICIEFATTORE FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

UNI UNI 13788:2003 13788:2003

5 Si trova tra quelli calcolati il minRsi,f Più alto

Quest’ultimo valore viene assunto come limite di progetto.

Ogni componente dovrà essere progettato in modo tale che la propria temperatura di parete, per ogni mese dell’anno, garantisca un fattore di temperatura maggiore di quello limite di progetto

maxRsi,f

min pi,t più alta

maxRsi,f

max, RsiRsi ff >

flusso termico (parete) ���� ϕϕϕϕ' = U(ti - te) W

in funzione di tpi ���� ϕϕϕϕ' = hi (ti - tpi) W

Uguagliando flussi ���� U (ti - te) = hi (ti - tpi)

max, - 1 1 RsiffRsi

<−

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIE SUPERICIE ProgettoProgetto

TRASMITTANZA TRASMITTANZA E FATTORE E FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

ei

epi

Rsitt

ttf

−=

Deve risultare

Quindi

ei

piii

tt

tthU

−=

ei

piii

tt

tthU

−=

( )Rsif−= 1hU i

( ) ( )max,i 11hU RsiiRsi fhf −<−=

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIE SUPERICIE ProgettoProgetto

TRASMITTANZA TRASMITTANZA E FATTORE E FATTORE DIDI TEMPERATURATEMPERATURA

( ) ( )max,i 11hU RsiiRsi fhf −<−=

( )

=⋅=−=Km

W2

78,27,043,014U

Valore di progetto per strutture Valore di progetto per strutture perimetraliperimetrali

Umax Umax

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERICIE SUPERICIE TRASMITTANZA E FATTORE TRASMITTANZA E FATTORE DIDI

TEMPERATURATEMPERATURA

ei

epi

Rsitt

ttf

−=

Ricordiamo cheRicordiamo che

( ) ( )max,i 11hU RsiiRsi fhf −<−=

Pva

Fenomeni di superficie

Trasmittanzamassima

in riferimento ai valori massimi

ammissibili dell’umidità relativa sulle superfici delle

pareti

Umax

UmaxFenomeni di superficie

Trasmittanza massima

in riferimento ai valori massimi

ammissibili dell’umidità

relativa sulle superfici delle

pareti

CLASSI CLASSI DIDI CONCENTRAZIONE DEL CONCENTRAZIONE DEL VAPORE IN VAPORE IN UN AMBIENTEUN AMBIENTE

UNI 13788UNI 13788

∆Pv = 400 Pa

UNI 13788:2003

I dati riportati in figura A.1 sono ricavati per edifici dell’Europa Occidentale. Per ottenerevalori applicabili ad altri climi, possono essere utilizzati dati misurati.

CLASSI CLASSI DIDI CONCENTRAZIONE DEL CONCENTRAZIONE DEL VAPORE IN VAPORE IN UN AMBIENTEUN AMBIENTE

UNI 13788:2003

FATTORE FATTORE DIDI TEMPERATURA E CLASSI TEMPERATURA E CLASSI DIDICONCENTRAZIONE DEL CONCENTRAZIONE DEL VAPORE IN VAPORE IN UN UN

AMBIENTEAMBIENTE

Parametri di controlloParametri di controllo

ALTO n: ventilazione degli ambienti interni sufficiente, prelevando aria dall’esterno per diluire la concentrazione di vapore (riduzione di Pvi)

BASSA U: idoneo isolamento termico delle pareti per assicurare temperature superficiali interne (tpi) superiori al valore limite

due tipi di controllo:due tipi di controllo:

FENOMENI FENOMENI DIDI SUPERFICIESUPERFICIE

TRTRVn

GP vvvv ρ∆=

⋅=∆ ( ) ( )max,i 11hU RsiiRsi fhf −<−=

FENOMENI FENOMENI DIDI CONDENSAZIONE CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

LEGGE LEGGE DIDI FICK:FICK:in assenza di condensazionein assenza di condensazioneg'g'vv = flusso di vapore = costante= flusso di vapore = costante

nei mesi invernali (valori medi mensili) Pvi > Pve e ti > te

z’ = resistenza alla trasmissione del z’ = resistenza alla trasmissione del vaporevapore

FENOMENI FENOMENI DIDI CONDENSAZIONE CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

( )

−=

sz

PPg

vt

veviv 2'

'

m

kg

++= ∑

kg

m11 2' sPaL

zei

vt βδβ

1/ββββi e 1 ββββe = resistenze di trasporto di massa convettivo (trascurabili)

= ∑

kg

sPam2'

i i

ivt

Lz

δ

δ=permeabilità al vapore [kg/msPa]

resistenza strato di materiale

Trasmissione del vapore

Trasmissione del calore

Pvi > Pve ti > te

g'v = (Pvi - Pve) / z‘v

[kg/m2s]

ϕϕϕϕ' = (ti - te) / R't[W/m2]

FENOMENI FENOMENI DIDI CONDENSAZIONE CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

FENOMENI FENOMENI DIDI CONDENSAZIONE CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

La Pv è calcolata in funzione delle temperature interna ed esterna

Metodo di Glaserconfronto grafico dell'andamento di Ps e di Pv

t

t

s eP += 3.237

269.17

5.610

ρ: concentrazione di vapore interna (densità) Rv : costante dei gas di vaporeT = temperatura

t = temperatura

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

( ) ( ) ( )ievieviev TRP ρ=

La Ps è calcolata in funzione della temperatura inerna della struttura di elevazione

UR =Pv/Ps

( )Vn

GtRPP av

veva ⋅+⋅

+=273

Procedura:

Calcolo della distribuzione di temperatura nella struttura a partire dal flusso

ϕϕϕϕp = U A (ti – te) = hi A (ti – tpi)

tpi = ti – (ti – te) U/hi

Calcolo della distribuzione di pressione di saturazione nella struttura

In questo caso è una curva perchè considero variabile la tpi

Calcolo della pressione di vapore interna

Linea di congiungimento valore interno-esterno

Re sistenza a lla diffusione del vapore z'v

Ps

Resistenza alla diffusione del vapore z'v

Pv

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Procedura: Confronto Pv - Ps

Resistenza alla diffusione del vapore z'v

Ps

Pv

Ps

Pv

Zona di condensazione

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

PROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICIPROBLEMI IGROMETRICI DEGLI EDIFICI

FENOMENI DI CONDENSAZIONE FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

NON SI FORMA NON SI FORMA CONDENSA CONDENSA

Se calcolo la distribuzione di pressione di saturazione nel punto di contatto tra uno strato e l’altro

FENOMENI DI CONDENSAZIONE FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

SI FORMA SI FORMA CONDENSA CONDENSA

Se calcolo la distribuzione di pressione di saturazione nel punto di contatto tra uno strato e l’altro

Condizioni per verifica positiva

Quantità di vapore che condensa (in inverno)

Secondo la UNI EN ISO 13788: 2003

• UGUALE o inferiore a quella che evapora (in estate)

• INFERIORE al limite massimo ammissibile per il materiale

Secondo 1° versione del DLgs 192/05

• NON DEVE VERIFICARSI CONDENSAZIONE

• Rimodificato in linea con la UNI EN ISO 13788: 2003

•Calcolo sulla base di condizioni climatiche medie mensili

•Valutazione delle condizioni nel ciclo annuale

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Criteri di intervento su strutture non idonee

disposizione degli strati

esternomaggiore resistenza

termica R'

internomaggiore resistenza

alla diffusione del vapore z'v

inserimento sul lato interno di un materiale ad alta resistenza alla diffusione (barriera al vapore)

Modifica dell’andamento della pressione di saturazione

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Modifica dell’andamento della pressione di Modifica dell’andamento della pressione di saturazionesaturazione

Resistenza alla diffusione del vapore z'v

P

P

strato

materi

materi

Criteri di intervento su strutture non idoneeCriteri di intervento su strutture non idonee

FENOMENI FENOMENI DIDI CONDENSAZIONE CONDENSAZIONE INTERSTIZIALEINTERSTIZIALE

Quantità di vapore che condensa

Bilancio delle portate di vapore

Portata entrante (g'vi) =

= portata uscente (g've) + quantità dicondensa

g'vi - g've = g'c

g'c = portata di vapore condensata per unità diarea

Condensazione: g'vi - g've > 0

Evaporazione della condensa: g'vi - g've < 0

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Bilancio delle portate di vapore

Pv*

zv'*

Calcolo della condensa

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

( )

−=

sz

PPg

v

veviv 2'

'

m

kg

( )

−=

sz

PPg

v

vvivi 2'*

*'

m

kg

( )

−=

szz

PPg

vv

vev

ve 2'*'

*'

m

kg

g'c = g'vi - g've

Portata entrante

Quantità di acqua condensata

ventilazione naturale con aria esternadella zona (intercapedine) interessata alla condensazione

Diminuzione della pressione del vaporenell’ambiente con un maggiore controllodelle condizioni termoigrometriche, peresempio mediante ventilazione controllata

Smaltimento della condensa

Modifica delle condizioni ambientali interne

Criteri di intervento su strutture non idonee

FENOMENI DI CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

PERMEABILITA’ AL VAPORE

CALCOLO GRAMMI CONDENSA