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CertiMaC: Divisione sperimentale per l'efficienza dell'involucro edilizio (b)

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Metodologie sperimentali e numeriche per la determinazione delle prestazioni termiche dei laterizi.

Metodologie sperimentali e numeriche per la determinazione delle prestazioni termiche dei laterizi.
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CertiMaC: Divisione sperimentale per l'efficienza dell'involucro edilizio (b) CertiMaC: Divisione sperimentale per l'efficienza dell'involucro edilizio (b) Presentation Transcript

  • LA QUALITA’ ENERGETICA DELL’INVOLUCRO EDILIZIO DIVISIONE SPERIMENTALE PER L’EFFICIENZA ENERGETICA DELL’INVOLUCRO EDILIZIO DELL INVOLUCRO Metodologie Sperimentali e Numeriche per la determinazione delle prestazioni termiche di elementi in Laterizio Ing. Luca Laghi - CertiMaCLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento:
  • SOMMARIO Requisiti di Legge Normativa Tecnica di Riferimento – UNI EN 1745:2005 Analisi Sperimentali Analisi ll’i A li i sull’impasto t Metodologie di Calcolo Analisi sul Blocco Analisi sulla MuraturaLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento:
  • REQUISITI DI LEGGE (1) Q ( ) Quadro Temporale Normativo DIRETTIVA EUROPEA 2002/91/CE (EPBD) D. Lgs. D Lgs. 192/2005 aggiornato e integrato dal D. Lgs. 311/2006 Lgs. DPR 412/1993 Valori limite Trasmittanza “U” strutture opache verticali (murature) Valore limite funzione della Zona climatica (Gradi giorno) Calendario di AttuazioneLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 3
  • REQUISITI DI LEGGE (2) Q ( ) Quadro Temporale Normativo CALCOLO TRASMITTANZA SECONDO UNI EN 1745 D. 26 Giugno 2009 Linea Guida nazionali per la Certificazione Energetica degli edifici DPR 59/2009 D t tt ti Decreto attuativo del D. Lgs. 192/05 vs Leggi Regionali (es. Emilia Romagna – DAL 156/08) 156/08)Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 4
  • REQUISITI DI LEGGE (3) Q ( ) In tale contesto La certificazione energetica dei componenti l’involucro edilizio oltre che adempimento obbligatorio si configura come importante leva strategica per lo sviluppo competitivo del settore dei LATERIZI METODI PER DETERMINARE I VALORI TERMICI DI PROGETTO UNI EN 1745Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 5
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (1) Fasi del METODO di CALCOLO Determinazione in cascata di: Conducibilità Termica λ10 dry dell’Impasto di Argilla Cotta e derivazione del valore 10,dry dell Impasto λbase (Fig.1) Conducibilità Termica Equivalente λequ del Blocco (Fig.2) q ( g ) Trasmittanza Termica U della Parete costituita dal Blocco (Fig. 3) Fig. 1 Fig. 2 Fig. 3Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 6
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (2) ALCUNE DEFINIZIONI Valore termico dry: Valore della proprietà termica di un materiale o dry: prodotto da costruzione, valutato sperimentalmente o mediante analisi numeriche, nello stato a secco. Condizione di riferimento per Analisi di Laboratorio. Valore termico di base: Valore della proprietà termica di un materiale o base: prodotto da costruzione nello stato a secco, determinato secondo la norma come base per il calcolo dei valori termici di progetto. Valore termico di progetto: Valore della proprietà termica di un materiale o prodotto da costruzione in condizioni esterne ed interne specifiche, che può essere considerato come tipico delle prestazioni di tale materiale o prodotto quando incorporato in un componente edilizio.Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 7
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (3) CONDUCIBILITÀ TERMICA λ10,dry DELL’IMPASTO DI ARGILLA COTTA E DERIVAZIONE DEL VALORE λbaseLa Normativa prevede due possibili alternative per la determinazione del λ10,DRY MISURE SPERIMENTALI VALORI TABELLARI Prospetto A.1 – APPENDICE ALaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 8
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (4) CONDUCIBILITÀ TERMICA λ10,dry DELL’IMPASTO DI ARGILLA COTTA E DERIVAZIONE DEL VALORE λbase VALORI TABELLARI Correlazione, in forma tabellare, tabellare tra Massa Volumica e Conducibilità Termica λ10,dry dell’Impasto di Argilla I valori sono indicati come frattili del 50% e 90% (P ) della gamma (P-) esistente di valori λ10,dry dell’Impasto di Argilla per una determinata massa volumica volumica. Prospetto A 1 – APPENDICE A P tt A.1Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 9
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (5) CONDUCIBILITÀ TERMICA λ10,dry DELL’IMPASTO DI ARGILLA COTTA E DERIVAZIONE DEL VALORE λbaseAi fini della determinazione del valore λbase occorrono: Correlazione tra Massa Volumica e Conducibilità Termica λ10,dry dell’impasto di argilla riportata dalla Norma all’Appendice A; Gamma di Massa Volumica del prodotto, derivata dai p processi di produzione (FPC) o dalle tolleranze di massa p ( ) volumica riportate nelle norme di prodotto; Almeno tre misurazioni della Massa Volumica e della Conducibilità Termica λ, rappresentative del materiale in produzione. produzioneSi determina la Correlazione tra Massa Volumica e ConducibilitàTermica λ10,dry effettiva di una Produzione Predefinita (6) rispettoai Valori Tabellari (5).Il valore λbase si esprime come valore λ medio unitamente alladifferenza tra il valore limite e il valore medio. λbase = λ10,dry(P=50%)±Δλ10,dry (LIMITI)Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 10
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (6)CONDUCIBILITÀ TERMICA λequ DEL BLOCCO E TRASMITTANZA TERMICA U DELLA MURATURALa Normativa prevede quattro possibili alternative per la determinazione del λequ Calcoli NUMERICI 2D (Metodo Elementi Finiti – Appendice D); Valori MISURATI sperimentalmente (Hotbox,Doppia Camera Calibrata, ecc.); Valori TABELLARI (Appendice B); Calcolo SEMPLIFICATO (cfr. UNI EN ISO 6946:2008).La Normativa prevede quattro possibili alternative per la determinazione della U Calcoli NUMERICI 3D (Metodo Elementi Finiti); Valori MISURATI sperimentalmente (Hotbox,Doppia Camera Calibrata, ecc.); Valori TABELLARI (Appendice B); Calcolo SEMPLIFICATO (cfr. UNI EN ISO 6946:2008). Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 11
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (7) VALORI TERMICI DI PROGETTO La Normativa prevede di determinare i valori di progetto λU o (RU) UU secondo quanto indicato nella UNI EN ISO 10456:2008. Il coefficiente Fm può essere applicato in ciascuna delle tre fasi di calcoloDefinizione di: Condizione di riferimento (T°=10°C u r =0% – stato ψ1); (T°=10°C, u.r.=0% Condizione a cui dichiarare il valore di progetto (T°=23°C, u.r.=50%/80% – stato ψ2) Coefficienti di Conversione per il grado di Umidità fψ, funzione del tipo di materiale Incrementi sulla U Fm Laterizio = 1.127 di muratura fino Fm Malta/Intonaco = 1.271 all’11% circa Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 12
  • NORMATIVA TECNICA DI RIFERIMENTO – UNI EN 1745:2005 (8) ITER DI CALCOLO scelto PER LA QUALIFICAZIONE TERMICA COMPLETA DI PRODOTTO – UNI EN 1745Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 13
  • ANALISI SPERIMENTALI (1) MISURA DELLA CONDUCIBILITA’ TERMICA CON IL METODO DELLA PIASTRA CALDA CON ANELLO DI GUARDIA (ISO 8302 - UNI EN 12664) Determinazione diretta della resistenza R delcampione e della conducibilità λ del materiale; Riferimento per ogni altro metodo di misura (es.termoflussimetro); Misura della potenza elettrica e ΔT; Campioni grandi Ф> 200 mm; Difficoltà di reperimento di campioni significativi; Impossibilità di ricavare campioni direttamenteda blocchi forati/mattoni Metodo di Riferimento ASSOLUTOLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 14
  • ANALISI SPERIMENTALI (2) MISURA DELLA CONDUCIBILITA’ TERMICA CON METODI ALTERNATIVI:METODO DEL TERMOFLUSSIMETRO CON ANELLO DI GUARDIA (ASTM E1530) Determinazione indiretta della resistenza R delcampione e della conduttività λ del materiale; Taratura apparato con campioni di resistenza Rcertificata; Misura diretta del flusso termico e ΔT; Campioni di dimensioni limitate, 50-60 mm,spessore >1 mm; 1 Elevata rappresentatività dei campioni testati; Possibilità di ricavare campioni direttamente da Metodo ALTERNATIVO correlabile al PRIMOblocchi forati/mattoniLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 15
  • ANALISI SPERIMENTALI (3) TERMOFLUSSIMETRO CON ANELLO DI GUARDIA (ASTM E1530) Mod. UNITHERM 2022 – ANTER Corporation Range di misura - 30÷300°C; Taratura apparato con 6 campioni di resistenza R certificata forniti dalla casa produttrice; Campioni con diametro 50.8 mm, spessore 0.5÷25 mm. Possibilità di indagini locali (effetto alleggerimento); Range di Misura R - 0.002÷0.5 m2K/W; Accuratezza della misura 2÷5%; Tempi di prova, previa calibrazione, limitati ad 1.5 h circa pe ca p o e c ca per campione. Abbattimento della Resistenza termica di contatto mediante: carico pneumatico, thermal compound, iter di taratura strumento; Attrezzatura supplementare: Chiller operante nel range di T° -50÷100°C, impianto alimentazione Azoto per prove in condizioni criogeniche;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 16
  • ANALISI SPERIMENTALI (4) PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO Determinazione indiretta di RESISTENZA TERMICA e CONDUCIBILITA’ TERMOFLUSSIMETRO Misura diretta di flusso termico e ∆T SCHEMATIZZAZIONE SET-UP TERMICO per la misura a 10°C SET- 10°Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 17
  • ANALISI SPERIMENTALI (5) PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO – CURVA DI TARATURA a 10°C 10° R2 = 0.994Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 18
  • ANALISI SPERIMENTALI (6) PRINCIPIO DI FUNZIONAMENTO – CARATTERISTICHE PROVINO Il Campione sottoposto a prova: viene ricavato direttamente dal blocco finito (cartella esterna o setto interno); viene rettificato superficialmente mediante sistema di bloccaggio gelivo inserito inrettificatrice per massimizzare il grado di finitura superficiale e limitare gli effetti secondarilegati alla resistenza termica di contatto;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 19
  • ANALISI SPERIMENTALI (7) VALIDAZIONE della METODOLOGIA SPERIMENTALE Allo scopo di aumentare p g p progressivamente l’affinamento delle misure sperimentali p effettuate, si opera come segue: VERIFICHE INTERNE VERIFICHE ESTERNE Verifica Periodica e Sistematica delle Round Robin internazionale su basecurve di taratura dello strumento; Volontaria con il Lab. Francese di riferimento per i materiali da costruzione – Test di Verifica su provini di “taratura” al taratura CTMNC;termine di ogni campagna di prove susingola tipologia di prodotto; Analisi incrociate su materiali da Costruzione con la collaborazione del Dip.to Aggiornamento periodico dei Software di DIENCA d ll’U i dell’Università d li studi di ità degli t diacquisizione dati e Revisione Bologna;strumentazione. Analisi su materiali con caratteristiche termiche tali da ricadere al di fuori del range di misura dello strumento – verifica dell’accuratezza della risposta dello strumento in condizioni estreme estreme.Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 20
  • ANALISI SPERIMENTALI (9) STATISTICA SPERIMENTALE – Prodotti in LATERIZIO su 160 campioniLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 21
  • ANALISI SPERIMENTALI (10)STATISTICA SPERIMENTALE – Prodotti in MALTA/INTONACO su 110 campioniLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 22
  • ANALISI SPERIMENTALI (11) Dall analisi Dall’analisi del grafico che mostra la correlazione tra dati tabellari e sperimentali emergeun’elevatissima dispersione e si ribadisce il ruolo fondamentale della Misura realizzata inlaboratorio sul prodotto finito rispetto alla scelta del valore da Tabella; Si osserva un tendenziale incremento della conducibilità termica all’aumentare della massavolumica, non sempre verificato. In generale la correlazione sussiste; Come suggerito dalla normativa tecnica, è bene, per aumentare la rappresentatività delrisultato finale, analizzare sperimentalmente almeno tre campioni derivanti da altrettanti blocchila cui massa volumica sia ben rappresentante l’intero lotto di produzione (es: campionatura di10 blocchi analisi sui campioni a densità min media e max ); blocchi, min., max.);Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 23
  • ANALISI SPERIMENTALI (12) La L complessità d ll prova sperimentale rende necessaria una sua realizzazione a 10°C l ità della i t l d i li icome richiesto dalla normativa poiché, anche se di più semplice implementazione, la prova a30°C con successiva correzione dei valori a 10°C, non costituisce un elemento di attendibilità.All internoAll’interno della UNI EN ISO 10456 sono definite le correlazioni per estrapolare il dato adifferenti temperature; La necessità di qualificare l’impasto costituente il blocco rende imprescindibile la prova sulprodotto finito posto realmente in opera, evitando la realizzazione di campioni ad hoc di grandidimensioni. Problematiche connesse: planarità, finitura superficiale, scarsa rappresentatività(cicli di cottura), necessità di un fermo produzione; Data la natura estremamente disomogenea dei materiali in gioco, è preferibile analizzareperiodicamente l’impasto in produzione(con cadenza annuale), a maggior ragione se vengonoprodotti blocchi porizzati;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 24
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (1) MISURA DELLA CONDUCIBILITA’ TERMICA λequ MEDIANTE MODELLI DI CALCOLO AGLI ELEMENTI FINITILa Norma prevede l’utilizzo di un modello FEM 2D, applicato ad una sezione del Blocco piana,perpendicolare all’asse di foratura e parallela al flusso termico. Elementi fondamentali sono: Valore λ di base dell’argilla cotta opportunamente estrapolato a partire dal valore λ10,dry; Stima conducibilità termica equivalente delle cavità d’aria sec. UNI EN ISO 6946 (Fig. 2); Applicazione del modello alla geometria reale del prodotto finito, rappresentativa dell’interolotto di produzione; Validazione del modello implementato rispetto ai requisiti di accuratezza sec UNI EN 1745 – sec.Appendice D ; Fig. 1 g Fig. 2 g Fig. 3 gLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 25
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (2) CONDIZIONI DI SIMULAZIONE Blocco posto tra due ambienti posti a temperatura costante, rispettivamente a 20 e 0°C – Condizione STAZIONARIA; Approssimazione dei fenomeni radiativi e pp convettivi al contorno mediante Resistenze Superficiali fissate da normativa in base alla direzione del flusso; Ipotesi: aria come materiale omogeneo approssimando gli effetti radiativo e convettivo attraverso opportuni coefficienti; Ipotesi: le superfici esterne del mattone, il cui sviluppo è in direzione parallela al flusso, si considerano adiabatiche – Condizione di MONODIMENSIONALITA’ DEL FLUSSO; Discretizzazione del dominio di studio secondo una mesh il cui grado di infittimento (refining) dipende dal soddisfacimento dei requisiti di accuratezza. i iti tLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 26
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (3) ITER DI CALCOLO Output Calcolatore Coefficiente di ACCOPPIAMENTO TERMICO (W/mK) TRASMITTANZA TERMICA (W/m2K) RESISTENZA TERMICA TOTALE (m2K/W) RESISTENZA TERMICA al netto di CONVEZIONE e IRRAGGIAMENTO (m2K/W) CONDUCIBILITA’ EQUIVALENTE DEL BLOCCO (m2K/W)Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 27
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (4) RISULTATIDistribuzione TEMPERATURE Distribuzione Vettoriale FLUSSO TERMICOLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 28
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (5) ANALISI DI CONVERGENZA e ACCURATEZZA DEL MODELLO La normativa lascia piena discrezionalità all’utente, che deve essere informato dei vantaggi e dei limiti di ogni metodo, nella scelta del software e del modello da implementare implementare. L’accuratezza richiesta non viene definita attraverso un criterio di convergenza, ma mediante verifica dell’applicazione del modello dell applicazione rispetto ad alcuni casi test riportati in App. D della norma. Il modello è valido se lo scostamento delle due soluzioni è inferiore al 2% 2%. Si rende necessaria la validazione della soluzione attraverso la determinazione della soluzione asintotica: condizione per la quale la soluzione è indipendente dalla dimensione degli elementi che costituiscono la mesh.Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 29
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (6) ASPETTI LEGATI AL MODELLO Si rende necessario implementare il modello FEM a partire dalla geometria reale del blocco ottenuta tramiteacquisizione a mezzo scanner. Inoltre la scelta della geometria viene fatta a valle di un controllo dimensionale diuna serie di 10 blocchi al fine di caratterizzare termicamente una sezione rappresentativa dell’intero lotto diproduzione; E’ sconsigliabile, a meno di valutazioni molto attente, sviluppare il calcolo a partire dal disegno CAD dellafiliera poiché risulta, in generale, molto difficile tener conto con precisione dei ritiri in fase di cottura,generalmente differenti lungo le due direzioni di sviluppo del blocco; Come richiesto dalla normativa, è opportuno utilizzare come valore della conducibilità termica dell’impasto(INPUT del calcolo) il valore λbase e non il valor medio dei tre risultati di λ10,dry poiché possono registrarsivariazioni tra i due valori fino al 10%. Ciò esige la realizzazione degli FPC periodici in produzione sulla massavolumica; Poiché non sono definiti con chiarezza metodi/criteri per determinare l’accuratezza del modello di calcolo, ènecessario, visto il ridottissimo costo computazionale di tali modelli, valutare la λequ in corrispondenza dellasoluzione asintotica;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 30
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (7) VARIABILI DI INTERESSE per OTTIMIZZARE LA PERFORMANCE DEL BLOCCOSi individuano tre variabili di interesse per l’ottimizzazione della prestazione termica del blocco: Conducibilità Termica dell’impasto di argilla (λbase e Geometria Setti); Conducibilità Termica equivalente dei vuoti d’aria (Geometria Cavità e Disposizione); Emissività delle superfici interessate dallo scambio termico (ε). Calcoli parametrici su geometria standard per verificare l influenza dei tre l’influenza principali parametri Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 31
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (8) VARIABILI DI INTERESSE per OTTIMIZZARE LA PERFORMANCE DEL BLOCCO Riduzione % λbase (W/mK) λequ (W/mK) Δ λequ % impostaInfluenza del parametro λbase e Geometria Setti 0.455 0.0 0.211 0.0 0.410 10.0 0.202 -4.3 Si è imposta una riduzione sul valore di base 0.364 20.0 0.193 -8.5 iniziale per verificarne la ricaduta, in tal caso, sul λequ ; Di fondamentale importanza lo spessore dei setti (ponte termico) poiché la conducibilità dell’argilla è di un ordine di grandezza superiore rispetto alla conducibilità d ll’ i di una cavità i tt ll d ibilità dell’aria ità generica standard Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 32
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (9)VARIABILI DI INTERESSE per OTTIMIZZARE LA PERFORMANCE DEL BLOCCOInfluenza della Geometria Cavità e Layout Fig. 1 Definiti b e d i parametri geometrici della cavità(Fig.1) si osserva (Fig.2) come varia laconducibilità equivalente al variare dellageometria; La riduzione del 50% circa della dimensione d,perpendicolare al flusso, porta (Fig.2) ad unariduzione d l 44% d ll conducibilità equivalente; id i del della d ibilità i l t Fig. 2 La dimensione b è invece pressochéininfluente (Fig.3). b(mm) λeq (W/mK) Δ λequ % 15 0.058 -4.9 20 0.060 -1.6 25 0.061 0.0 30 0.061 0.0 35 0.062 1.6 48 0.063 3.2 Fig. 3Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 33
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (10) VARIABILI DI INTERESSE per OTTIMIZZARE LA PERFORMANCE DEL BLOCCOInfluenza del parametro ε – EMISSIVITA’ (0 < ε < 1) Tm (°C) ε λeq Δ λeq % (W/mK) Parametro imposto da Normativa al valore 10 0.7 07 0.0910 0 0910 -21.04 21 04 costante 0.9. Legato a fenomeni di irraggiamento 10 0.5 0.0703 -39.05 10 0.3 0.0528 -54.21 e quindi al colore delle superfici esposte alla radiazione; Fig. 1 Abbattendo l’emissività delle superfici delle l emissività cavità interne ai blocchi si registrano riduzioni fino λequ Tm (°C) ε Δ λequ % al 50% circa della Conducibilità equivalente dei (W/mK) vuoti (Fig.1) e riduzioni fino al 30% sulla λequ 10 0.7 0.1897 -10.17 10 0.5 0.1609 -23.81 (Fig.2); (Fig 2); 10 0.3 0.1408 -33.33 Fig. 2 Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 34
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (11) MISURA DELLA TRASMITTANZA TERMICA DELLA MURATURA MEDIANTE METODO SEMPLIFICATO UNI EN ISO 6946I valori termici della parete a secco, U Trasmittanza e RT Resistenza Termica, vengonodeterminati, secondo la metodologia riportata nella Norma UNI EN ISO 6946, considerando lapotenza termica dispersa dai mattoni e dai giunti di malta. I suddetti valori termici vengonodeterminati per l parete non i td t i ti la t intonacata ed i t t d intonacata. t λEqu λEqu Mur Equ,Mur UMurLaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 35
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (12) MISURA DELLA TRASMITTANZA TERMICA DELLA MURATURA MEDIANTE METODO SEMPLIFICATO UNI EN ISO 6946 Elementi fondamentali sono: Valore λeq ricavato dal calcolo FEM; equ Spessore e Caratteristiche termiche dei Giunti di Malta (Effetto ponte termico – viapreferenziale al passaggio del calore); Spessore e Caratteristiche termiche degli intonaci (Strati in serie); Definizione dei piani di taglio ed elemento caratteristico (Cfr. Appendice D – UNI EN 1745); Definizione d i valori t D fi i i dei l i termici di progetto per t i i tt tener conto, i via approssimata, d ll’ idità t in i i t dell’umiditàpresente all’interno delle strutture (Cfr. UNI EN ISO 10456). Il valore di progetto viene posto aconfronto con i limiti di legge (D.Lgs. 192/05 e D.Lgs. 311/06)Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 36
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (13) MISURA DELLA TRASMITTANZA TERMICA DELLA MURATURA Calcolo FEM 3D La complessità e i tempi necessari per calcolo numerico 3D sono sovradimensionati rispettoall’obiettivo dello stesso calcolo, se realizzato entro le approssimazioni e le schematizzazioniproposte dalla norma (es.: penetrazione giunti di malta, approssimazione cavità d’aria, ecc.); Nel caso di pareti omogenee la soluzione analitica coincide, con variazioni massimeprossime all’1.5÷2%, con la soluzione del modello FEM 3D;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 37
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (14) MISURA DELLA TRASMITTANZA TERMICA DELLA MURATURA Misure Sperimentali La misura sperimentale sulla muratura assemblata con blocchi, malta e intonaci, costituiscein quanto tale uno strumento molto efficace quanto complesso e delicato per determinare i tale,valori termici di progetto della muratura; Consente di valutare i fenomeni realmente presenti all’interno delle cavità e non considera,grazie all’uso dei termoflussimetri i fenomeni di carattere superficiale (si realizza una misura di all uso termoflussimetri,conduttanza e non di trasmittanza); Tuttavia viene in genere realizzata su murature costruite ad hoc in laboratorio che potrebberonon essere rappresentative del montaggio in cantiere dove il modus operandi è ben più cantiere,grossolano; Dovrebbe essere realizzata allo stato dry, trascorsi 28 gg di stagionatura, ma molto spesso,per necessità di l b t i l prove vengono realizzate i t ità laboratorio, le li t in tempi più ristretti. I lt 28 gg sono i iù i t tti Inoltre,sufficienti per la completa asciugatura della parete?Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 38
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (15) Si può concludere, alla luce di quanto esposto, che il calcolo semplificato costituisce,nell’ambito delle approssimazioni dichiarate, un valido punto di riferimento per ottenere in tempirapidi la trasmittanza termica della muratura; Tuttavia il testo normativo e quindi il metodo di calcolo potrebbe essere migliorato T i i i di d l l bb i liconsiderando la penetrazione del giunto di malta (fenomeno inevitabile) che, in sostanza,incrementa la zona interessata dal ponte termico e può portare, localmente sul blocco, ad unincremento della λequ fino al 250% ; Dall’analisi critica del testo normativo, emerge inoltre che valori di buon progetto (e di buonsenso) per effettuare calcoli termici su murature, in termini di spessore dei giunti di malta(elemento DETERMINANTE), non possono scendere al di sotto dei 9 mm, a meno che non simontino blocchi rettificati (s = 1÷3mm). La norma suggerisce 12 mm;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 39
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (16) Spessore e Caratteristiche dei giunti di malta sono elementi strategici per massimizzare la p g g pperformance, insieme alle caratteristiche termiche degli intonaci il cui spessore, invece, èfissato a 15 mm circa. Questo giustifica la grande evoluzione, sul mercato, di malte termiche etermo-intonaci ad alte prestazioni; Imprescindibile, per potersi confrontare con i limiti di legge, è la determinazione dellatrasmittanza in condizioni di progetto, tenendo conto dei coefficienti peggiorativi che tengonoconto dell’umidità presente all’interno delle struttura dell umidità all interno struttura. Per quanto siano performanti malte e intonaci, il rispetto dei limiti di legge è certamentesubordinato alle caratteristiche termiche del mattone, elemento chiave della parete e, laddovenon si cerchi il massimo della prestazione da impasto di argilla e geometria del blocco, persoddisfare i limiti di legge, diventa imprescindibile l’utilizzo di materiali isolanti.Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 40
  • METODOLOGIE DI CALCOLO (18) INFLUENZA GIUNTI DI MALTA E INTONACI Giunti di Malta λequ_muratura λmalta λequ_muratura sgiunti (mm) U (W/m2K) ΔU % U (W/m2K) ΔU % (W/mK) (W/mK) (W/mK) 12 0.267 0.79 0.0 0.900 0.253 0.75 0.0 10 0.258 0 258 0.76 0 76 -3.80 3 80 0.400 0.219 0.66 -12.00 9 0.253 0.75 -5.06 0.250 0.214 0.65 -13.33 6 0.238 0.71 -10.13 0.200 0.205 0.62 -17.33 3 0.222 0.67 -15.19 1 0.217 0.64 -18.99 0.150 0.202 0.61 -18.67 Fig.1: influenza dello spessore Fig.2: influenza delle caratteristiche termiche; Intonaci Calcolo parametrico a partire da Muratura con le seguenti caratteristiche: λintonaco λequ_muratura U (W/m2K) ΔU % (W/mK) (W/mK) λequ blocco = 0.211 W/mK 0.900 0.253 0.75 0.0 s malta = 12 mm; λmalta = 0.900 W/mK 0.400 0.244 0.73 -2.67 0.200 0 200 0.230 0 230 0.69 0 69 -8.00 8 00 s intonaco = 15 mm; λint = 0.900 W/mK 0.100 0.206 0.62 -17.33 0.06 0.180 0.56 -25.33 Fig.3: influenza delle caratteristiche termiche;Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 41
  • GRAZIE PER L’ATTENZIONELaboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 42
  • ContattiDirezione Tecnico–Scientifica: Ing. Martino Labanti martino.labanti@enea.itDivisione Termica–Efficienza Energetica: Ing. Luca Laghi l.laghi@certimac.itLaboratorio Analisi e Prove Marcatura CE: Dr. Marco Marsigli Prove–Marcatura Dr m.marsigli@certimac.it m marsigli@certimac itComunicazione–Marketing: Dr.ssa. Giulia Ruta g.ruta@certimac.it Laboratorio fondato e partecipato da: in collaborazione con: con il finanziamento: 43