Thermography

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  1. 1. Termografia: Norma UNI EN 13187 e casi applicativi
  2. 2. Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  3. 3. Applicazioni della termografia all’edilizia <ul><li>UNI 10824-1:2000 “Prove non distruttive – Termografia all’infrarosso – Termini e definizioni” </li></ul><ul><li>UNI EN 473:2008 “Prove non distruttive – Qualificazione e certificazione del personale addetto alle prove non distruttive – Principi generali” </li></ul><ul><li>ISO 9712 – Third edition – 2005 “Non-destructive testing – Qualification and certification of personnel” </li></ul><ul><li>UNI EN 13187:2000 “Prestazione termica degli edifici – Rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche negli involucri edilizi – Metodo all’infrarosso” </li></ul><ul><li>UNI 9252:1988 “Isolamento termico – Rilievo e analisi qualitativa delle irregolarità termiche negli involucri degli edifici – Metodo della termografia all’infrarosso” </li></ul><ul><li>CAN/CGSB 149-GP-2MP : Manual for Thermographic Analysis of Building Enclosures; </li></ul><ul><li>ASTM C1060 : Standard Practice for Thermographic Inspection of Insulation Installations in Envelope Cavities of Frame Buildings; </li></ul><ul><li>ASTM E1186 : Standard Practice for Air Leakage Site Detection in Building Envelopes and Air Barrier Systems; </li></ul><ul><li>ASTM C1153 : Standard Practice for Locating of Wet Insulation in Roofing System Using Infrared Imaging </li></ul><ul><li>ASTM E1316 : Terminology for Non Destructive Examinations </li></ul><ul><li>ASTM E1213: Standard Test Methods for Minimum Resolvable Difference for Thermal Imaging System </li></ul><ul><li>ASTM E1311: Standard Test Methods for Minimum Detectable Temperature Difference for Thermal Imaging System </li></ul><ul><li>ASTM E1862: Standard Test Methods for Measuring and Compensating for Reflected Temperature Using Infrared Imaging Radiometers </li></ul><ul><li>ASTM E1897: Measuring and Compensating for Transmittance and Using Infrared Imaging Radiometers </li></ul><ul><li>ASTM E1933-99a: Standard Test Method for Measuring and Compensating for Emissivity Using Infrared Imaging Radiometers </li></ul><ul><li>Canada NMS Section 02 27 13 -2008: Thermographic Assessment: Building Envelope </li></ul><ul><li>Building Research Establishment (BRE) - BR 176 : A Practical Guide To Infra-Red Thermogaphy For Building Surveys </li></ul><ul><li>UKTA Code of Practice Number 2 . Assessing thermal bridging and insulation continuity </li></ul><ul><li>RESNET standard 802 : General Provisions for Thermographic Inspection of Buildings </li></ul>
  4. 4. <ul><li>La norma UNI EN 13187:2000 “Prestazione termica degli edifici – Rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche negli involucri edilizi – Metodo all’infrarosso” è l’unico riferimento tecnico italiano riguardante l’esecuzione di indagini termografiche e dei relativi rapporti. </li></ul><ul><li>La norma specifica chiaramente che non è applicabile alla determinazione del livello di isolamento termico o di tenuta all’aria di una struttura , per i quali sono necessari esami secondo altri metodi (ad esempio termoflussimetro, blower door test). </li></ul><ul><li>Essa definisce due tipi di prove: </li></ul><ul><li>una prova finalizzata a verificare le caratteristiche globali di edifici nuovi o ristrutturati; </li></ul><ul><li>una prova semplificata per la conduzione di verifiche in cantiere, nel controllo di produzione o in altre verifiche. </li></ul><ul><li>i risultati delle prove devono essere interpretati da persone in possesso di formazione specifica in ambito termografico . </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  5. 5. Formula di calcolo dell’energia irradiata dall’oggetto: In base allo schema soprastante è possibile scrivere l'energia irradiata totale ricevuta dalla termocamera: W tot =  W ogg + (1-  )  W ref che, se U = CW(T) è il segnale generato nella termocamera, con C una costante dipendente dalla sensitività dello strumento, , si può riarrangiare in: U tot =  U ogg +(1-  )  U ref
  6. 6. <ul><li>L’esame termografico comprende tre fasi: </li></ul><ul><li>il rilievo della temperatura superficiale dell’involucro edilizio, o della sua porzione oggetto d’indagine, a partire dalla temperatura radiante apparente, secondo i metodi standard che costituiscono la formazione di livello 1 di un termografo </li></ul><ul><li>la verifica dell’eventuale presenza di anomalie, dovute ad esempio a difetti d’isolamento, umidità, infiltrazioni d’aria </li></ul><ul><li>la valutazione del tipo e dell’importanza dei difetti </li></ul><ul><li>Secondo la norma, per determinare se le variazioni di distribuzione di temperatura superficiale costituiscono effettivamente anomalie, è necessario: </li></ul><ul><li>disporre dei progetti dell’edificio, incluso quello degli impianti, onde poter confrontare la distribuzione prevedibile della temperatura superficiale con quella effettiva </li></ul><ul><li>confrontare la distribuzione con “termogrammi di riferimento” contenuti in appendice alla norma, ovvero termogrammi che riportano l’aspetto termico di strutture prive di difetti e di strutture identiche con “difetti volontari”, dai quali è possibile visualizzare la tipologia dei difetti più diffusi. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  7. 7. <ul><li>I requisiti generali di prova vengono specificati nel capitolo 6. Innanzitutto, per determinare il lato (interno o esterno) dell’involucro edilizio su cui effettuare l’indagine, vanno considerati: </li></ul><ul><li>le specifiche della termocamera (ad esempio, una termocamera con un sensore con un maggior numero di pixel è senz’altro più idonea per un esame esterno, in quanto nell’esame esterno la dimensione dell’area da inquadrare è maggiore) </li></ul><ul><li>le caratteristiche dell’involucro edilizio (tipi e posizioni dei sistemi di riscaldamento, elementi strutturali e isolanti) </li></ul><ul><li>le proprietà radianti delle superfici, ad esempio i materiali di rivestimento (ad esempio, una facciata ventilata rivestita da una scossalina in alluminio non è idonea ad un esame dall’esterno) </li></ul><ul><li>i fattori climatici </li></ul><ul><li>la facilità di accesso per l’esame </li></ul><ul><li>l’influenza dell’ambiente </li></ul><ul><li>ogni altro elemento importante. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  8. 8. <ul><li>La differenza di temperatura tra interno ed esterno dev’essere sufficientemente alta, e le differenze di temperatura e pressione attraverso l’involucro dovrebbero essere costanti (regime stazionario), in quanto l’interpretazione dei termogrammi ripresi in regime non stazionario richiede esperienza e conoscenza della fisica delle costruzioni. Secondo la norma, per questo motivo la prova non può essere condotta in presenza di: </li></ul><ul><li>forti variazioni della temperatura dell’aria all’interno o all’esterno </li></ul><ul><li>variazioni significative del vento </li></ul><ul><li>presenza di radiazione solare diretta. </li></ul><ul><li>Per l’esecuzione della prova è necessario: </li></ul><ul><li>consultare disegni ed altri documenti contenenti informazioni sull’involucro edilizio da esaminare (se disponibili) </li></ul><ul><li>stimare l’emissività delle superfici da indagare in base alle tabelle di emissività dei materiali </li></ul><ul><li>misurare le temperature dell’aria interna ed esterna con accuratezza di ±1°C subito prima dell’inizio della prova </li></ul><ul><li>se possibile, spegnere eventuali sorgenti di calore che possono interferire con la misurazione </li></ul><ul><li>spostare mobili, quadri o quant’altro possa interferire con il risultato, in modo da rendere visibili le superfici interessate dall’indagine evitando di generare fenomeni transitori </li></ul><ul><li>se le infiltrazioni d’aria sono importanti per l’indagine, è necessario indurle artificialmente o effettuare la prova quando vi è una differenza di pressione tra interno ed esterno di almeno 5 Pa, conducendo l’indagine dal lato a bassa pressione. Se non si ha a disposizione un’apparecchiatura apposita per la generazione di differenze di pressione (blower door), è possibile talvolta generare sufficienti differenze di pressione facendo funzionare alla velocità massima la cappa della cucina per un tempo sufficiente. Se l’edificio è molto grande, è possibile generare la differenze di pressione utilizzando l’impianto di ventilazione, anche se questo metodo richiede esperienza ed una accurata e lunga preparazione dell’impianto </li></ul><ul><li>identificare l’orientamento geografico dell’edificio </li></ul><ul><li>se è necessario, misurare la differenza di pressione tra il lato sopravento ed il lato sottovento, per ogni piano, con accuratezza di ±2 Pa, e determinare la posizione dell’asse neutro (se presente), ovvero del piano sul quale non vi è differenza di pressione </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  9. 9. Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187 Schema procedurale proposto dalla UNI EN 13187 per l’interpretazione delle immagini termografiche
  10. 10. <ul><li>Le variazioni di temperatura radiante apparente sulla superficie oggetto d’indagine devono essere misurate con un’accuratezza di ±10% o ±0,5°C, il più grande dei due valori, ed un’eventuale temperatura superficiale di riferimento, se necessaria, dev’essere stimata con un’accuratezza di ±0,5°C. </li></ul><ul><li>Per capire se un’anomalia è dovuta alla presenza di temperature riflesse da altri oggetti, inquadrare la superficie d’indagine da altre angolazioni, dato che solitamente la riflessione cambia con la posizione. </li></ul><ul><li>Se il termogramma evidenzia anomalie riconducibili ad infiltrazioni d’aria. è raccomandabile verificare la presenza effettiva del fenomeno di infiltrazione e la sua entità , misurando la velocità di infiltrazione dell’aria con un anemometro o un termoanemometro. </li></ul><ul><li>Infine, la norma raccomanda che, se è richiesto, è necessario stimare i fattori che influenzano il coefficiente di trasferimento termico sulla superficie interna dell’involucro (flussi d’aria, radiazione termica, condensa). </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  11. 11. <ul><li>L’appendice D della UNI EN 13187 riporta un esempio d’insieme di requisiti di prova derivanti da ricerche effettuate nei Paesi scandinavi. Questo fatto è dovuto, evidentemente, all’assenza di ricerche in Italia, o al mancato aggiornamento della norma a ricerche italiane. Da notare che le condizioni riportate dall’appendice D sono riferite a strutture di tipo leggero, ovvero probabilmente con ossatura in legno, visto che anche i termogrammi di riferimento riportati nelle appendici B e C si riferiscono a “pareti leggere con ossatura in legno”, rispettivamente esenti da difetti (appendice B) e con difetti volontari (appendice C). </li></ul><ul><li>Dal momento che l’intervallo di tempo per raggiungere il regime stazionario varia con la massa delle strutture che compongono l’involucro, e che in Italia sono maggiormente diffuse strutture in laterizio con buona massa, la stessa norma conviene che può essere conveniente effettuare l’indagine in regime non stazionario, non potendo esservi mai certezza di trovarsi in regime stazionario e/o per le difficoltà a trovare una “finestra temporale” che assicuri di trovarsi in regime quasi stazionario. </li></ul><ul><li>Ad ogni modo, i requisiti per garantire il regime stazionario, quindi da soddisfare secondo le condizioni scandinave (riportate nella norma) e per un edificio ad ossatura leggera con indagine effettuata dall’interno, sono le seguenti: </li></ul><ul><li>la temperatura dell’aria esterna non deve variare di ±10°C nelle 24 ore precedenti la prova </li></ul><ul><li>nelle 24 ore precedenti la prova, e durante la prova, la differenze di temperatura dell’aria attraverso l’involucro non deve essere minore di 3/U, con un valore di trasmittanza dell’involucro, e mai minore di 5°C </li></ul><ul><li>durante la prova, la temperatura dell’aria esterna non dovrebbe variare di ±5°C e la temperatura dell’aria interna di ±2°C </li></ul><ul><li>nelle 12 ore precedenti la prova e durante la prova le superfici oggetto d’indagine non dovrebbero essere esposte a radiazione solare diretta. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  12. 12. <ul><li>La norma considera alcuni andamenti caratteristici della temperatura superficiale da considerare nell’analisi dei termogrammi: </li></ul><ul><li>uniformità della temperatura radiante apparente rispetto ad edifici simili, in assenza di ponti termici </li></ul><ul><li>regolarità ed importanza relativa di zone più fredde o più calde, come ad esempio l’ossatura o gli angoli </li></ul><ul><li>l’ubicazione del perimetro, e/o la forma delle parti più fredde o più calde </li></ul><ul><li>la differenza misurata della temperatura superficiale nelle zone “anomale” ed in quelle “non anomale” dell’involucro. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187 Ad esempio, nell’immagine a fianco, la zona a temperatura maggiore sotto le finestre non è da considerare un difetto , in quanto, internamente all’edificio, sotto le finestre sono collocati dei radiatori. Quanto visibile nell’immagine termica è riconducibile ad uno scarso isolamento termico generalizzato della parte opaca dell’involucro, e non a difetti di costruzione. Emerge chiaramente, dalla lettura della norma come da considerazioni di buon senso, che, anche qualora si decida di condurre l’ispezione esclusivamente dall’esterno, è auspicabile un sopralluogo interno per identificare la presenza di impianti o altre cause di irregolarità termiche che possano aver riflessi sulla temperatura superficiale esterna.
  13. 13. <ul><li>La UNI 13187 raccomanda di determinare le differenze di pressione tra i vari piani della casa e di individuare il piano neutro, ovvero il piano dove non vi è differenza di pressione con l’esterno. Le differenze di pressione sono causate dalle diverse masse volumiche dell’aria alle diverse temperature, che causano l’effetto camino. </li></ul><ul><li>L’effetto camino è la tendenza dell’aria calda (più leggera) a salire ed ad uscire dalle zone con debole tenuta poste alla sommità dell’edificio, e dell’aria fredda (più pesante) a rimpiazzare quella calda, entrando dalle zone basse dell’edificio. Quando l’aria esterna è più calda di quella interna, il fenomeno avviene al contrario. </li></ul><ul><li>D’inverno, l’effetto camino crea una piccola pressione positiva nelle zone alte dell’edificio e corrispondenti piccole depressioni nelle zone basse. Le differenze di pressione dell’effetto camino sono funzione delle differenze di temperatura tra l’interno e l’esterno, dell’altezza dell’edificio, e sono maggiori d’inverno e molto deboli d’estate. </li></ul><ul><li>Nella maggior parte degli edifici, le infiltrazioni d’aria dovute all’effetto camino costituiscono la quota più importante del totale delle infiltrazioni. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  14. 14. <ul><li>L’effetto camino può comportare problemi spiacevoli in abitazioni con solai permeabili all’aria, ad esempio in vecchi palazzi con solai in legno. D’inverno l’aria dei piani inferiori migra verso l’alto, e può capitare di avvertire gli odori del piano inferiore. In condomini alti, con riscaldamento centralizzato e grandi perdite per distribuzione (tipico di città come Milano) la temperatura ai piani inferiori arriva sino a 26-27°C per assicurare i 20°C all’ultimo piano. In questo modo, oltre ad esaltare i consumi energetici, si esalta l’effetto camino. La termografia sottostante mostra le infiltrazioni d’aria calda dal piano sottostante attraverso il parquet di un appartamento dove i proprietari avevano dovuto traslocare a causa dell’odore di fumo di sigaretta . </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  15. 15. <ul><li>La UNI EN 13187 descrive gli andamenti caratteristici delle tre principali tipologie di difetti che si incontrano durante le ispezioni termografiche finalizzate alla rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche dell’involucro: </li></ul><ul><li>le infiltrazioni d’aria, presenti talvolta, oltre che nei serramenti, in corrispondenza di giunti o collegamenti, producono forme irregolari “ a dita” con grandi variazioni di temperatura </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  16. 16. <ul><li>La UNI EN 13187 descrive gli andamenti caratteristici delle tre principali tipologie di difetti che si incontrano durante le ispezioni termografiche finalizzate alla rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche dell’involucro: </li></ul><ul><li>le infiltrazioni d’aria, presenti talvolta, oltre che nei serramenti, in corrispondenza di giunti o collegamenti, producono forme irregolari “ a dita” con grandi variazioni di temperatura </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  17. 17. <ul><li>La UNI EN 13187 descrive gli andamenti caratteristici delle tre principali tipologie di difetti che si incontrano durante le ispezioni termografiche finalizzate alla rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche dell’involucro: </li></ul><ul><li>un difetto dovuto a mancanza di isolamento produce delle forme regolari e definite, non associabili alle caratteristiche strutturali dell’edificio, con variazione di temperatura uniforme </li></ul><ul><li>La zona azzurra-blu a temperatura più bassa nell’immagine sottostante è un difetto d’isolamento in quanto rappresenta un’anomalia riconducibile ad un danneggiamento dell’isolante collocato dietro la rifodera interna. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  18. 18. <ul><li>La UNI EN 13187 descrive gli andamenti caratteristici delle tre principali tipologie di difetti che si incontrano durante le ispezioni termografiche finalizzate alla rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche dell’involucro: </li></ul><ul><li>l’umidità causa di solito una distribuzione chiazzata e diffusa, con variazioni di temperatura non molto alte. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187 I risultati della prova possono essere confermati sul posto mediante un indagine endoscopica per i difetti di isolamento, mediante una rilevazione del tenore di umidità con un misuratore di umidità, o mediante l’induzione di una variazione di pressione più consistente attraverso l’involucro, ad esempio con un’apparecchiatura blower door.
  19. 19. <ul><li>La UNI EN 13187 descrive gli andamenti caratteristici delle tre principali tipologie di difetti che si incontrano durante le ispezioni termografiche finalizzate alla rivelazione qualitativa delle irregolarità termiche dell’involucro: </li></ul><ul><li>Un ponte termico produce variazioni della temperatura superficiale prevedibili e con forma che ricalca quella dell’elemento strutturale, come quella del cordolo orizzontale in cemento armato dell’immagine sottostante. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Norma UNI EN 13187
  20. 20. <ul><li>La UNI EN 13187 è una norma qualitativa, che fornisce informazioni dettagliate su come seguire un’indagine e sugli aspetti termici delle anomalie riscontrabili. Non fornisce criteri di valutazione sulle temperature, e pertanto non ha portato ad un’applicazione “estensiva” della termografia, che finora è stata considerata uno strumento per l’individuazione dei difetti di costruzione. In Francia è stata proposta una classificazione delle temperature esterne basata sulla differenza tra la temperatura esterna di parete e la temperatura dell’aria. In basso si riporta un esempio di classificazione per una temperatura dell’aria esterna di 5°C. Se si considera il  T della parete rispetto all’aria, il criterio diviene sempre applicabile, purché siano rispettati i vincoli della UNI EN 13187. </li></ul>Norma UNI EN 13187 - Conclusioni Se Ti=20°C, Te=5°, U=0,35 W/mq*K, si trova che Tse=5,2°C.
  21. 21. <ul><li>La termografia in edilizia è resa possibile da: </li></ul><ul><li>Anomalie termiche risultanti da differenze di resistenza termica </li></ul><ul><li>Anomalie termiche risultanti da differenze di capacità termica </li></ul><ul><li>Anomalie termiche risultanti da non omogenee condizioni esotermiche o endotermiche </li></ul><ul><li>Anomalie termiche risultanti da infiltrazioni d’aria e thermal bypass </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  22. 22. <ul><li>Per interpretare un’immagine termografica in edilizia è necessario pensare a: </li></ul><ul><li>conduzione (resistenza termica) </li></ul><ul><li>convezione </li></ul><ul><li>trasferimento massiccio di calore per movimenti d’aria (thermal bypass dell’isolamento termico) </li></ul><ul><li>condensa superficiale o interstiziale </li></ul><ul><li>variazioni termiche per cambiamento di fase </li></ul><ul><li>raffreddamento/riscaldamento radiativo </li></ul><ul><li>riscaldamento solare </li></ul><ul><li>differenze di capacità termica (transitori termici) </li></ul><ul><li>Tutti questi aspetti possono essere presenti contemporaneamente e rendere le indagini in edilizia complesse. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Modalità di trasferimento termico in una parete a strati. Ing. Davide Lanzoni – [email_address] – cell. 393-9024689
  23. 23. <ul><li>Per un’indagine termografica in edilizia è necessario: </li></ul><ul><li>programmarla in anticipo controllando le previsioni del tempo (pioggia, etc.) </li></ul><ul><li>avvisare gli inquilini di “preparare” l’abitazione per l’indagine: </li></ul><ul><li>tenere una temperatura uniforme </li></ul><ul><li>tenere tutte le porte interne aperte </li></ul><ul><li>tenere porte e finestre chiuse </li></ul><ul><li>spostare se possibile mobili da zone che devono essere oggetto di indagine specifica </li></ul><ul><li>Il primo mattino è sempre il periodo migliore per le indagini invernali, in quanto le superfici esterne hanno senz’altro smaltito gli effetti dell’insolazione. </li></ul><ul><li>In estate, primavera e autunno l’orario migliore è la sera, in quanto si sfruttano i transitori termici ed i fenomeni legati alla capacità termica </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  24. 24. Applicazioni della termografia all’edilizia temperatura dell’aria: -5°C: immagine con intervallo termico non abbastanza stretto immagine con intervallo termico ristretto: maggiori dettagli E’ molto importante, per distinguere bene i dettagli, settare la termocamera con l’opzione “manuale” dell’intervallo termico , e regolare l’intervallo di temperatura in modo da sfruttare al massimo la scala di colori per visualizzare più dettagli possibili L’immagine è tratta da un forum di termografia: l’utente chiedeva un parere sulle possibili cause dei diversi “aspetti termici”
  25. 25. <ul><li>Se l’esame viene condotto poco dopo il tramonto, e la facciata era stata precedentemente in soleggiata, ciò può portare a differenti aspetti termici di particolari zone che erano state soggette a differenti condizioni d’insolazione, anche se ci si trova nel periodo invernale. L’immagine termografica in figura, ripresa in dicembre un’ora dopo il tramonto, sembrerebbe indicare che le differenti zone della facciata, ad esempio la fascia in mattoni faccia a vista a destra, a causa di difetti d’isolamento o carichi termici interni concentrati (ad esempio termosifoni) sono più calde di altre zone in identico materiale. L’analisi delle condizioni di insolazione presenti 1 ora prima del tramonto svelano i motivi del diverso aspetto termico della parte faccia a vista: le zone a temperatura più alta sono state soggette ad una precedente insolazione mentre la zona all’altezza del balcone era ombreggiata e quindi si presenta a temperatura inferiore. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  26. 26. <ul><li>Una volta effettuata l’indagine esterna, entrare nell’abitazione e: </li></ul><ul><li>discutere con gli inquilini su quali sono i problemi da analizzare </li></ul><ul><li>spiegare in cosa consiste l’indagine che si eseguirà </li></ul><ul><li>spiegare la tecnologia con la dimostrazione della “mano sul muro” </li></ul><ul><li>cercare di raccogliere quante più informazioni possibili sulle caratteristiche costruttive dell’edificio e su eventuali lavori successivi </li></ul><ul><li>chiedere agli occupanti di non essere disturbati o oggetto di contnue domande durante l’indagine </li></ul><ul><li>fare un veloce giro interno: se è possibile vedere l’orditura strutturale e/o i ponti termici e/o la trama muraria, allora è possibile proseguire con i’spezione </li></ul><ul><li>se non è possibile, è necessario riprogrammare l’indagine in un altro periodo o provare a manipolare le temperature dell’aria, ad esempio con il blower door, se può essere utile per i fini dell’ispezione </li></ul><ul><li>nel caso si prosegua con l’indagine, non saltare subito a conclusioni </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  27. 27. <ul><li>Proseguimento dell’indagine all’interno dell’edificio: </li></ul><ul><li>rifare il giro all’interno dell’edificio più lentamente e cercando ogni aspetto termico connesso con l’isolamento, le infiltrazioni d’aria o la presenza di umidità </li></ul><ul><li>controllare anche i luoghi di difficile accesso come sottotetti, intercapedini, cavedi </li></ul><ul><li>prendersela comoda e andare a fondo per non dover tornare sul posto ad acquisire nuove immagini </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Cattiva posa materassino in lana di roccia a controsoffitto Tubazione acqua calda Zona fredda del soffitto per carenza isolamento
  28. 28. <ul><li>Per il controllo delle infiltrazioni d’aria è fortemente raccomandato l’utilizzo del blower door, in quanto: </li></ul><ul><li>può non esservi presenza di vento sufficiente per renderle chiaramente visibili </li></ul><ul><li>se c’è vento, esso causa l’ingresso d’aria solo sul lato sopravento e quindi non è possibile indagare tutto il perimetro interno dell’edificio </li></ul><ul><li>il blower door esaspera le infiltrazioni d’aria e quindi le rende visibili anche in caso di bassissime differenze di temperatura: secondo la linea guida USA di RESNET, sono sufficienti 3°F, pari a 1,8°C </li></ul><ul><li>in caso di grandi differenze di temperatura nasce una differenza di pressione naturale che rende visibili le infiltrazioni anche senza blower door </li></ul><ul><li>In ogni caso l’utilizzo del blower door va previsto solo dopo aver terminato la normale indagine termografica, in quanto il blower door altera gli aspetti termici superficiali e causa una diminuzione della differenza di temperatura tra interno ed esterno. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  29. 29. <ul><li>Al termine dell’indagine: </li></ul><ul><li>assicurarsi di aver coperto tutto l’edificio, o tutte le zone che il cliente riteneva problematiche </li></ul><ul><li>condurre qualsiasi altra indagine non distruttiva o distruttiva (con il consenso del cliente), ad esempio: indagine endoscopica, rilievo non distruttivo dell’umidità </li></ul><ul><li>discutere con calma col cliente l’esito dei rilievi </li></ul><ul><li>crare un report scritto, possibilmente non solo con le immagini termografiche ma anche con quelle visive </li></ul><ul><li>includere nel report tutte le informazioni complementari </li></ul><ul><li>assicurarsi che il report sia chiaro ed eventualmente telefonare al cliente </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Strumentazione dielettrica per il rilievo dell’umidità sui muri edificio con problema di umidità di risalita
  30. 30. <ul><li>Come funziona il blower door ? </li></ul><ul><li>Viene montato, in modo ermetico, un telaio in alluminio su una delle aperture esterne della casa, tipicamente la porta principale. Il telaio è tenuto chiuso da un robusto telo in nylon, all’interno del quale è presente un ampio foro per l’inserimento, sempre ermetico, di un grosso ventilatore. Quando si avvia il ventilatore, tutte le porte e finestre verso l’esterno o gli spazi non riscaldati devono essere chiuse, e tutte le porte interne aperte. </li></ul><ul><li>Il ventilatore espelle aria dalla casa, che quindi si trova ad una pressione inferiore dell’esterno. In tal modo l’aria esterna, per bilanciare le pressioni, tende ad entrare da ogni fessura. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  31. 31. <ul><li>Le superfici interne che confinano con l’esterno o con zone come controsoffitti, intercapedini per impianti, giunti dei solai con il tetto o un portico possono mostrare un grande contrasto termico (evidenziando in tal modo i problemi) in condizioni di vento o durante un blower door test, ma possono apparire privi di difetti se l’indagine è condotta in assenza di differenze di pressione. Ad esempio nelle termografie sottostanti si notino le variazioni nella zona del riquadro verde: il ponte termico del cordolo in c.a. è rimasto identico, e solamente con edificio in depressione (-50 Pa) sono divenute visibili le infiltrazioni d’aria dal tetto. </li></ul><ul><li>Normalmente è sufficiente depressurizzare a pressioni inferiori. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  32. 32. <ul><li>Una volta messo in depressione l’edificio col blower door, muoversi al suo interno cercando zone col tipico aspetto “a dita” dell’infiltrazione d’aria, che prima non erano visibili. </li></ul><ul><li>Alcune infiltrazioni saranno visibili immediatamente, mentre altre necessiteranno di molto più tempo per manifestarsi, specialmente quelle dove deve essere riempita d’aria un’intercapedine, per cui la sola differenza rispetto a prima potrebbe essere il calo di temperatura superficiale, non potendo manifestarsi l’aspetto “a dita”. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  33. 33. <ul><li>Aspetti termici tipici i pareti “a secco” (legno, cartongesso) con isolamento in intercapedine. </li></ul><ul><li>Altri aspetti termici possono essere costituiti da variazioni irregolari negli spazi tra l’orditura interna dei muri sandwich e possono indicare una combinazione di possibili cause: diversa densità dell’isolamento, convezione o infiltrazioni d’aria, umidità o ponti termici. </li></ul><ul><li>La variazione nella densità dell’isolamento spesso permette infiltrazione e convezione e crea aree di variazione della temperatura superficiale. </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  34. 34. Applicazioni della termografia all’edilizia – Ispezione dei tetti La norma statunitense ASTM C1153 “Standard Practice for Locating of Wet Insulation in Roofing System Using Infrared Imaging” definisce le modalità di ispezione termografica dei tetti per la ricerca di problemi di umidità. I tetti piani possono essere investigati sia dall’interno che dall’esterno in analogia con i muri, sfruttando i transitori termici causati dalla cessazione dell’insolazione. In questo caso, dopo il tramonto le zone del tetto che presentano umidità, invisibile ad occhio nudo, al di sotto della guaina impermeabilizzante, si presentano più calde, in quanto l’acqua ha una capacità termica più elevata del materiale impermeabilizzante e quindi mantiene il calore più a lungo. Deve essere valutata attentamente la presenza e la velocità del vento, che può raffreddare il tetto causando difficoltà di individuazione delle zone difettose. L’acqua penetra nel tetto attraverso I deterioramenti della membrane, buchi, crepe, o giunzioni a caldo male effettuate. Il termografo dispone di un ”intervallo di opportunità” per identificare e documentare le anomalie termiche dovute all’ingresso di umidità nel tetto. Questo intervallo varia in dipendenza dalla tipologia del tetto e delle condizioni atmosferiche. Ing. Davide Lanzoni – [email_address] – cell. 393-9024689
  35. 35. Applicazioni della termografia all’edilizia – Ispezione dei tetti Le anomalie termiche inoltre assumono aspetti diversi a seconda del tipo di impermeabilizzazione utilizzata. Per contro, materiali isolanti porosi come la fibra di vetro, la fibra di legno o la perlite, appariranno con bordi frastagliati, come la schiuma espandente. Ad esempio, un materiale a celle chiuse come le lastre di poliuretano rigido (PUR), si mostra con aspetti termici ad angolo, in quanto l’umidità, prima di passare ad un altro pannello, riempie il precedente pannello da cui è entrata.
  36. 36. <ul><li>Anomalie termiche risultanti da differenze di resistenza termica </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Nell’immagine sottostante la parete mostra come il valore di resistenza termica sia diverso, a causa di un intervento di isolamento termico effettuato dall’interno in una stanza, la cui parete ha quindi minori dispersioni termiche rispetto alle altre ed è quindi più fredda se vista dall’esterno. Invece la zona più calda sotto la finestra del piano 1° è dovuta a non omogenea condizione esotermica per la presenza di un termosifone sotto la finestra. Le diverse temperature apparenti delle finestre al piano terra ed al primo piano sono dovute alla minore temperatura riflessa del cielo sulla finestra superiore.
  37. 37. Applicazioni della termografia all’edilizia Nell’immagine soprastante si vede che la zona inferiore del muro di un edificio storico ha zone più fredde: ciò è dovuto alla presenza di umidità. In questo caso l’acqua sta evaporando. Essendo l’evaporazione un processo endotermico, l’acqua sottrae calore non solo all’aria ma anche al muro, rivelando la sua presenza. Anomalie termiche derivanti da diverse condizioni endotermiche: l’umidità
  38. 38. Applicazioni della termografia all’edilizia Nell’immagine soprastante si vede un’infiltrazione d’acqua in una scuola, che era invisibile ad occhio nudo: ciò è dovuto alla presenza di umidità. In questo caso l’acqua sta evaporando. Essendo l’evaporazione un processo endotermico, l’acqua sottrae calore non solo all’aria ma anche al muro, rivelando la sua presenza. Anomalie termiche derivanti da diverse condizioni endotermiche: l’umidità
  39. 39. Applicazioni della termografia all’edilizia Nell’immagine soprastante si vede la facciata esterna di un’abitazione con i passaggi delle tubazioni impiantistiche e i loro attacchi di mandata e ritorno ad un termosifone sotto una finestra. La striscia calda sottostante è il ponte termico del cordolo del solaio. Anomalie termiche derivanti da diverse condizioni esotermiche cordolo tubazioni
  40. 40. Applicazioni della termografia all’edilizia Inividuazione di finestre murate e diverse tessiture murarie sotto l’intonaco Anomalie termiche derivanti da differenze di resistenza termica
  41. 41. <ul><li>Il concetto di “ponte termico” viene introdotto per identificare in genere le discontinuità dell’isolamento (parti “meno isolate”) o, meglio, le zone in cui il flusso termico specifico è superiore. Questo può succedere per: </li></ul><ul><li>– Eterogeneità di forma (angoli e spigoli): le pareti si articolano fra loro nello spazio tridimensionale per delimitare gli ambienti definendo angoli </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia – Eterogeneità di struttura (variazioni locali di trasmittanza dei componenti): pilastri in calcestruzzo all’ interno di murature in laterizi, camere d’aria, giunti di malta
  42. 42. <ul><li>I ponti termici semplici sono dovuti a variazioni locali di trasmittanza dei componenti </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  43. 43. Applicazioni della termografia all’edilizia I problemi indotti dai ponti termici (eterogeneità del flusso) sono di quattro tipi: – Aumento del flusso energetico (non necessariamente significativo) – Riduzione della temperatura superficiale delle parti interne dell’involucro e formazione di condensa superficiale, con possibili muffe – Riduzione della temperatura interna ad una parete, solaio, copertura confinante con l’esterno e formazione di condensa interstiziale – Variazione (aumento in certi punti) della temperatura superficiale esterna
  44. 44. Applicazioni della termografia all’edilizia Aumento del flusso energetico (non necessariamente significativo): disomogeneità dei materiali per riparazioni o tamponamenti di aperture pre-esistenti in ristrutturazioni
  45. 45. Applicazioni della termografia all’edilizia Aumento del flusso energetico (significativo): Variazione (aumento in certi punti) della temperatura superficiale esterna
  46. 46. Applicazioni della termografia all’edilizia Negli angoli la temperatura superficiale è inferiore anche se non c’è un pilastro, a causa dell’effetto della geometria e del minore scambio convettivo con l’aria ambiente. In corrispondenza dello spigolo, il flusso termico si ripartisce su una superficie esterna maggiore determinando un “prelievo” superiore a quanto sarebbe stato prelevato dalla superficie interna, per una trasmittanza termica piana standard Riduzione della temperatura superficiale delle parti interne dell’involucro e formazione di condensa superficiale, con possibili muffe
  47. 47. Applicazioni della termografia all’edilizia Per innalzare la temperatura interna delle pareti, e quindi mantenere tale temperatura al di sopra del punto di rugiada, è necessario diminuire le perdite di calore per trasmissione attraverso la parete. Ciò avviene incrementando la resistenza termica, quindi diminuendo la trasmittanza U. Solo se lo strato di resistenza termica è aggiunto dall’esterno è possibile la correzione dei ponti termici.
  48. 48. Applicazioni della termografia all’edilizia Nel periodo estivo, i ponti termici possono essere rilevati durante I transitori termici: in questa termografia ripresa dall’interno di un’abitazione con tetto ad unica falda scarsamente isolato, è ben leggibile la trama strutturale a causa della maggiore velocità di riscaldamento del calcestruzzo rispetto al laterizio. Anomalie termiche derivanti da differenze di resistenza termica: utilizzo per la lettura strutturale dell’edificio
  49. 49. Applicazioni della termografia all’edilizia TERMOGRAFIA per diagnosi energetica : possibilità di stima forfettaria dei ponti termici in base al prospetto 4 della UNI-TS 11300-1:
  50. 50. RICONOSCIMENTO DIVERSE TIPOLOGIE DI VETRATURE E’ possibile inoltre verificare la presenza di trattamenti basso emissivi che migliorano il valore di trasmittanza globale della vetratura a parità di spessore: si veda ad esempio questa termografia, ripresa d’inverno all’esterno di una scuola: il vetro centrale dei 3 inferiori presenta una temperatura superficiale inferiore agli altri ed è quindi meglio isolato per la presenza di un trattamento basso emissivo
  51. 51. Visualizzazione ponti termici durante il periodo estivo Nel periodo estivo è possibile visualizzare i ponti termici, ed in genere tutte le zone con materiali a diversa conduttività termica , durante i periodi transitori (variazioni dell’irraggiamento solare). La termografia soprastante a sinistra è stata ripresa alle 19, con facciata in ombra: la parte in laterizio mantiene una T superiore più a lungo del cordolo (striscia più fredda) a causa della differenza di capacità termica. E’ possibile tracciare una linea sulla termografia e tradurla in un grafico che evidenzia l’abbassamento della T della facciata in corrispondenza del cordolo. Un ragionamento analogo vale per la parte sottostante del terrazzo a destra
  52. 52. Termografia notturna Foto diurna
  53. 53. TERMOGRAFIA E SCAMBI INFRAROSSI VERSO LA VOLTA CELESTE
  54. 54. Applicazioni della termografia all’edilizia Umidità relativa è il rapporto fra la densità del vapore d’acqua ed la corrispondente sua densità al punto di rugiada, solitamente espresso in %. Quando la temperatura di un dato volume di aria decresce, l’umidità relativa aumenta finché raggiunge il punto di rugiada e l’aria diviene satura di vapore acqueo. Si ricorda che il D. Lgs 311/06 (All. I) prevede che non si possa formare condensa superficiale sull'elemento costruttivo ad una temperatura interna di 20 °C con umidità relativa del 65% (in assenza di un sistema di controllo dell'umidità relativa interna).
  55. 55. Applicazioni della termografia all’edilizia La tabella sottostante, ricavabile dal diagramma psicrometrico, riporta nell’ultima colonna a sinistra la temperatura in °C, e nelle altre colonne l’umidità relativa, e nelle caselle la corrispondente temperatura di rugiada. Come si vede dalla tabella, a 20°C il massimo contenuto di umidità è 17,33 g/mc, corrispondente al 100% di umidità relativa. Il 65% di umidità relativa a tale temperatura sono quindi 11,26 g/mc, ai quali corrispondono una T di rugiada di circa 13,2°C. Per cui ogni superficie interna che raggiunge una temperatura inferiore a 13,2 °C ad una temperatura interna di 20 °C non e' consentita.
  56. 56. Applicazioni della termografia all’edilizia Volendo stabilire se l’isolamento termico di un’abitazione è a norma, si misurano con un termoigrometro la temperatura interna (che dev’essere mantenuta a 20°C) e l’umidità relativa. Quindi con la termocamera si misura la temperatura della parete. A causa del ponte termico e della carenza di isoamento la zona fredda nella termografia ha, nel riquadro, una temperatura media di 9°C, ampiamente inferiore al punto di rugiada: essa è caratterizzata dalla presenza di muffa.
  57. 57. Applicazioni della termografia all’edilizia <ul><li>La condensa interstiziale è tollerata dalla normativa se avviene in quantità tale da poter evaporare nel periodo estivo. In realtà, è sempre da evitare, perché un aumento dell’umidità all’interno di una parete ne determina un calo della resistenza termica e quindi: </li></ul><ul><li>maggiori perdite energetiche per trasmissione </li></ul><ul><li>possibilità di formazione di condensa superficiale interna, e quindi di muffe </li></ul>
  58. 58. <ul><li>Il ponte termico del davanzale e la soluzione del taglio termico del davanzale </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  59. 59. Applicazioni della termografia all’edilizia Dispersione di calore dal cassonetto dell’avvolgibile sopra una finestra. Se i cassonetti non sono ben coibentati generano dispersioni di calore. Anche se sono coibentati, rimane il problema dell’infiltrazione di aria fredda esterna attraverso il foro del saliscendi della tapparella. La soluzione più correttaqsotto il punto di vista energetico è il cassonetto esterno motorizzato (o, naturalmente, lo scuro).
  60. 60. <ul><li>Non posizionare tende all’interno di fronte ai termosifoni: </li></ul><ul><li>i sistemi oscuranti vanno messi all’esterno ! </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  61. 61. <ul><li>Il ponte termico del davanzale e la soluzione del taglio termico del davanzale </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia
  62. 62. <ul><li>Il problema della corretta installazione del serramento </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Bassa temperatura intorno al telaio Il calore si disperde verso l’esterno
  63. 63. <ul><li>Il problema della corretta installazione del serramento </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Conseguenze ed effetti Nuova finestra installata: buon isolamento della finestra ma il calore si disperde in prossimità del giunto La superficie fredda del giunto all’interno genera condensazione.Si può avere formazione di muffa dopo pochi giorni. Il vapore nel giunto deve andare verso l’esterno Bassa μ = bassa barriera alla iffusione del vapore
  64. 64. <ul><li>3 regole da considerare per un buon risultato della posa dei serramenti: </li></ul><ul><li>1) I materiali usati all’interno del giunto devono essere più “chiusi” e costituire una barriera al vapore verso la parte interna del telaio </li></ul><ul><li>2) Isolamento del giunto: tenere la isoterma di condensazione il più possibile all’esterno </li></ul><ul><li>3) Ridurre l’umidità all’interno della costruzione: la ventilazione è importante </li></ul>Applicazioni della termografia all’edilizia Il problema della corretta installazione del serramento
  65. 65. Applicazioni della termografia all’edilizia Ponte termico INFISSO - PARETE Ponte termico DISTANZIATORE Punti freddi in corrispondenza di giunto parete-infisso e del distanziatore della vetrocamera La UNI 10818 definisce le linee guida e responsabilità per una corretta posa in opera. L'indagine termografica consente di individuare i punti critici che possono essere causa di formazione di condensa.
  66. 66. Blower door test e termografia Le differenze tra termografia senza utilizzo di blower door e con utilizzo di blower door
  67. 67. BLOWER DOOR TEST E TERMOGRAFIA A sinistra: termografia con solo ponte termico del cordolo – senza blower door A destra: stessa zona del riquadro in verde , con blower door in funzione: visibili le infiltrazioni d’aria
  68. 68. THERMAL BYPASS Il fenomeno visibile nell’immagine sottostante, noto come “thermal bypass”, non è né un’infiltrazione d’aria né un ponte termico. Consiste nell’ingresso d’aria in un’intercapedine, senza penetrazione d’aria nell’edificio, quindi non è individuabile col blower door test in quanto non comporta un aumento del parametro n50. Il thermal bypass causa un decadimento delle prestazioni dell’isolante.
  69. 69. THERMAL BYPASS Nel caso in esame l’isolante è situato dietro la controparete interna in cartongesso. Si notano chiaramente la zona d’ingresso dell’aria fredda dal punto non sigillato tra parete e tetto, e le “bolle” di colla con cui il cartongesso è fissato all’isolante. Il blower door test ha dato come risultato n50 = 1,7, un valore “normale” che non rendeva conto delle infiltrazioni.
  70. 70. THERMAL BYPASS Si notano chiaramente le infiltrazioni d’aria dietro il cartongesso, provenienti da un vano tecnico interrato sotto la stanza. Il blower door test ha dato come risultato n50 = 1,7, un valore “normale” che non rendeva conto delle infiltrazioni.
  71. 71. CONTROLLO TERMOGRAFICO DI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO A PAVIMENTO
  72. 72. CONTROLLO TERMOGRAFICO DI IMPIANTI DI RISCALDAMENTO A PAVIMENTO Immagine soprastante: impianto a pavimento con asimmetria radiante Immagine sottostante. Impianto a pavimento parzialmente non funzionante
  73. 73. CONTROLLO TERMOGRAFICO DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI Il diagramma sottostante a sinistra indica il punto di lavoro corretto di una cella esposta alla luce del sole. Il diagramma sottostante a destra indica il punto di lavoro di una cella surriscaldata, che invece di produrre energia elettrica produce calore. L’ispezione dell’efficienza dei pannelli fotovoltaici deve avvenire in accordo alle norme IEC 61215 ed IEC 61646 e la termografia è uno degli strumenti indicati dalle norme per eseguirla.
  74. 74. <ul><li>CONTROLLO TERMOGRAFICO DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI </li></ul><ul><li>La termografia può essere utilizzata per: </li></ul><ul><ul><li>identificare, durante il normale carico solare, celle difettose con temperature superiori alla temperatura massima di lavoro ( normalmente 85° C). </li></ul></ul><ul><ul><li>identificare difetti nelle connessioni tra celle e diodi di protezione. </li></ul></ul><ul><ul><li>valutare perdite di efficienze su pannelli con distribuzione non uniforme di temperature dovuto a celle o gruppi di celle con temperatura più alta del normale. </li></ul></ul><ul><li>Se una cella non genera energia è perché non è esposta alla radiazione solare o è difettosa. Una cella difettosa richiede normalmente energia dalle altre celle e può diventare eccessivamente calda. L’efficienza delle celle dipende da molti fattori come ad esempio il carico solare, sporcizia, temperatura, qualità, ecc. Le celle dei pannelli possono essere ispezionate, quando esposte alla radiazione solare, sia davanti sia dal retro. </li></ul>
  75. 75. CONTROLLO TERMOGRAFICO DI IMPIANTI FOTOVOLTAICI Una singola cella difettosa in un modulo produce una riduzione di efficienza molto superiore all’entità del problema della singola cella, dal momento che le celle sono collegate in serie. Infine, un modulo con una cella danneggiata, oltre a produrre una riduzione di efficienza della stringa di moduli in serie, causa un problema di mismatching (cattivo accoppiamento) delle stringhe in parallelo, ed un piccolo problema si traduce in un grande danno. Immagine sottostante. il pannello mostra delle celle con temperature maggiori del normale e quindi con efficienza ridotta. Inoltre si possono vedere dei contatti surriscaldati tra celle.
  76. 76. <ul><li>Indagine all’esterno dell’edificio: </li></ul><ul><li>con la termografia si possono ispezionare anche le unità esterne (compressori e scambiatori di calore ) dei condizionatori, normalmente installate sulle facciate (per piccoli impianti). </li></ul><ul><li>Le 2 immagini sottostanti mostrano 2 macchine identiche: la macchina della foto a sinistra funziona correttamente (la temperatura dello scambiatore è quasi uniforme), mentre la macchina della foto a destra mostra una non uniforme temperatura dello scambiatore , probabilmente a causa di un suo intasamento) ed un conseguente surriscaldaqmento del compressore, che cerca di mantenere la temperatura impostata dall’utente all’interno dei locali aumentando i giri . </li></ul>CONTROLLO TERMOGRAFICO DI IMPIANTI AD ARIA (HVAC)

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