UNI EN ISO 13788

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Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per NORMA ITALIANA edilizia

Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale critica e condensazione interstiziale

UNI EN ISO 13788

Metodo di calcolo GIUGNO 2003 Hygrothermal performance of building components and building elements

Internal surface temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation

Corretta il 21 giugno 2004

CLASSIFICAZIONE ICS

91.060

SOMMARIO

La norma definisce un metodo di riferimento per determinare la temperatura superficiale interna minima dei componenti edilizi tale da evitare crescita di muffe, in corrispondenza a valori prefissati di temperatura e umidità relativa interna; il metodo può essere anche utilizzato per la previsione del rischio di altri problemi di condensazione superficiale. Inoltre viene indicato il metodo per la valutazione del rischio di condensazione interstiziale dovuta alla diffusione del vapore acqueo e le relative condizioni al contorno da utilizzare nei calcoli. Il metodo usato assume che l’umidità da costruzione si sia asciugata e non tiene conto di altri fenomeni fisici (risalita capillare, variazione con l’umidità dei parametri, termofisica, ecc.).

RELAZIONI NAZIONALI

La presente norma sostituisce la UNI 10350:1999.

RELAZIONI INTERNAZIONALI

= EN ISO 13788:2001 (= ISO 13788:2001) La presente norma è la versione ufficiale in lingua italiana della norma europea EN ISO 13788 (edizione luglio 2001).

ORGANO COMPETENTE

CTI - Comitato Termotecnico Italiano

RATIFICA

Presidente dell’UNI, delibera dell’1 aprile 2003

UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione Via Battistotti Sassi, 11B 20133 Milano, Italia

© UNI - Milano Riproduzione vietata. Tutti i diritti sono riservati. Nessuna parte del presente documento può essere riprodotta o diffusa con un mezzo qualsiasi, fotocopie, microfilm o altro, senza il consenso scritto dell’UNI.

Gr. 10

UNI EN ISO 13788:2003

NORMA EUROPEA

Calculation methods

Pagina I


PREMESSA NAZIONALE La presente norma costituisce il recepimento, in lingua italiana, della norma europea EN ISO 13788 (edizione luglio 2001), che assume così lo status di norma nazionale italiana. La traduzione è stata curata dall’UNI. Il CTI, ente federato all’UNI, segue i lavori europei sull’argomento per delega della Commissione Centrale Tecnica. Al fine di agevolare la trattazione dei calcoli a livello nazionale, la presente norma è stata integrata da un’appendice elaborata dal Sottocomitato 1 "Trasmissione del calore e fluidodinamica" del CTI. Le norme UNI sono revisionate, quando necessario, con la pubblicazione di nuove edizioni o di aggiornamenti. È importante pertanto che gli utilizzatori delle stesse si accertino di essere in possesso dell’ultima edizione e degli eventuali aggiornamenti. Si invitano inoltre gli utilizzatori a verificare l’esistenza di norme UNI corrispondenti alle norme EN o ISO ove citate nei riferimenti normativi.

Le norme UNI sono elaborate cercando di tenere conto dei punti di vista di tutte le parti interessate e di conciliare ogni aspetto conflittuale, per rappresentare il reale stato dell’arte della materia ed il necessario grado di consenso. Chiunque ritenesse, a seguito dell’applicazione di questa norma, di poter fornire suggerimenti per un suo miglioramento o per un suo adeguamento ad uno stato dell’arte in evoluzione è pregato di inviare i propri contributi all’UNI, Ente Nazionale Italiano di Unificazione, che li terrà in considerazione, per l’eventuale revisione della norma stessa.

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Pagina II


INDICE INTRODUZIONE

1

1

SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE

1

2

RIFERIMENTI NORMATIVI

1

3

DEFINIZIONI, SIMBOLI E UNITÀ DI MISURA

2

4

DATI NECESSARI PER IL CALCOLO prospetto

1

prospetto

2

5

6

4 Proprietà dei materiali e dei prodotti ...................................................................................................... 4 Resistenze termiche superficiali .............................................................................................................. 5

CALCOLO DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE, PER EVITARE VALORI CRITICI DELL’UMIDITÀ IN CORRISPONDENZA DELLE SUPERFICI

6

CALCOLO DELLA CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

8

figura

1

Distribuzione di temperatura in un elemento edilizio multistrato (a) in funzione dello spessore di ogni strato e (b) in funzione della resistenza termica di ogni strato ................. 10

figura

2

Diffusione del vapore attraverso un elemento edilizio multistrato in cui non si verifica condensazione interstiziale .................................................................................................................... 11

figura

3

Diffusione del vapore con condensazione interstiziale in un singolo piano di interfaccia .......... 11

figura

4

Diffusione del vapore acqueo con condensazione interstiziale in due piani di interfaccia......... 12

figura

5

Evaporazione da un’interfaccia nel componente edilizio ............................................................. 12

figura

6

Evaporazione da un componente edilizio nel caso in cui si sia verificata condensazione in due interfacce ......................................................................................................................................... 13

figura

7

Evaporazione in un'interfaccia e condensazione in un’altra in un componente edilizio dove si è verificata condensazione in due interfacce .................................................................... 13

A

CLASSI DI UMIDITÀ ALL’INTERNO DEGLI AMBIENTI

APPENDICE (informativa)

15

prospetto A.1

Classi di umidità interna .......................................................................................................................... 15

figura

A.1

Variazione delle classi di umidità interna in funzione della temperatura esterna ................ 15

B

ESEMPI DI CALCOLO DEL FATTORE DI TEMPERATURA IN CORRISPONDENZA DELLE SUPERFICI INTERNE PER EVITARE VALORI CRITICI DI UMIDITÀ SUPERFICIALE 16 Calcolo di fRsi,max con le classi di umidità interna ......................................................................... 16 Calcolo di fRsi,max con umidità relativa interna costante ............................................................. 17 Calcolo di fRsi,max con ricambio d’aria costante ............................................................................. 18 Calcolo di fRsi,max con ricambio d’aria variabile ............................................................................. 18


prospetto B.1 prospetto B.2 prospetto B.3 prospetto B.4


C

ESEMPI DI CALCOLO DELLA CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

19

prospetto C.1

Condizioni interne ed esterne utilizzate per i calcoli ...................................................................... 19

figura

Proprietà dei materiali per il tetto piano dell’esempio 1 ................................................................ 20

C.1

prospetto C.2

Proprietà dei materiali per tetto piano ................................................................................................. 20

prospetto C.3

Flusso specifico di vapore condensato mensilmente e quantità accumulata all'interfaccia 1 ............................................................................................................................................ 21

figura

C.2

Materiali della parete esterna dell’esempio 2 ................................................................................... 22

prospetto C.4

Proprietà dei materiali per parete isolata ........................................................................................... 22

prospetto C.5

Flusso specifico di vapore condensato mensilmente e quantità di condensa accumulata nella parete isolata .................................................................................................................................... 23


D

STIMA DEL RISCHIO DI CONDENSAZIONE SUI TELAI DELLE FINESTRE

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24

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E

prospetto E.1


F

prospetto

F.1

APPENDICE (normativa)

ZA


ZB

APPENDICE NAZIONALE (normativa)

NA

RELAZIONI TRA IL TRASPORTO DI UMIDITÀ E LA PRESSIONE PARZIALE DEL VAPORE 25 Pressione di saturazione del vapore e umidità volumica............................................................. 26 METODI DI CALCOLO PIÙ AVANZATI

27

Tipici valori del contenuto critico di umidità ...................................................................................... 27

RIFERIMENTI NORMATIVI ALLE PUBBLICAZIONI INTERNAZIONALI E PUBBLICAZIONI EUROPEE CORRISPONDENTI

28

RIFERIMENTI INFORMATIVI ALLE PUBBLICAZIONI INTERNAZIONALI E PUBBLICAZIONI EUROPEE CORRISPONDENTI

29

DATI DA ASSUMERSI NEI CALCOLI E INDICAZIONI UTILI PER L’APPLICAZIONE DELLE VERIFICHE

30

Quantità limite di condensa ammissibile alla fine del periodo di condensazione ................ 31

prospetto figura

NA.1

Esempio di correzione di ponte termico ............................................................................................ 32

figura

NA.2a

Confronto Ps, Pv per parete bistrato ................................................................................................... 32

figura

NA.2b

Confronto Ps, Pv per parete bistrato ................................................................................................... 32

figura

NA.3

Effetto per inserimento di una barriera al vapore sull’andamento di Pv, Ps .......................... 33

figura

NA.4

Esempio di parete ventilata ................................................................................................................... 33

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Prestazione igrotermica dei componenti e degli elementi per edilizia NORMA EUROPEA

EN ISO 13788

Temperatura superficiale interna per evitare l’umidità superficiale critica e condensazione interstiziale Metodo di calcolo LUGLIO 2001 Hygrothermal performance of building components and building elements

EUROPEAN STANDARD

Internal surface temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation Calculation methods (ISO 13788:2001) Performance hygrothermique des composants et parois de bâtiments

NORME EUROPÉENNE

Température superficielle intérieure permettant d'éviter l'humidité superficielle critique et la condensation dans la masse Méthodes de calcul (ISO 13788:2001) Wärme- und feuchtetechnisches Verhalten von Bauteilen und Bauelementen

EUROPÄISCHE NORM

Raumseitige Oberflächentemperatur zur Vermeidung kritischer Oberflächenfeuchte und Tauwasserbildung im Bauteilinneren Berechnungsverfahren (ISO 13788:2001)

DESCRITTORI

ICS

La presente norma europea è stata approvata dal CEN il 18 ottobre 2000. I membri del CEN devono attenersi alle Regole Comuni del CEN/CENELEC che definiscono le modalità secondo le quali deve essere attribuito lo status di norma nazionale alla norma europea, senza apportarvi modifiche. Gli elenchi aggiornati ed i riferimenti bibliografici relativi alle norme nazionali corrispondenti possono essere ottenuti tramite richiesta alla Segreteria Centrale oppure ai membri del CEN. La presente norma europea esiste in tre versioni ufficiali (inglese, francese e tedesca). Una traduzione nella lingua nazionale, fatta sotto la propria responsabilità da un membro del CEN e notificata alla Segreteria Centrale, ha il medesimo status delle versioni ufficiali. I membri del CEN sono gli Organismi nazionali di normazione di Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lussemburgo, Norvegia, Paesi Bassi, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera.

CEN COMITATO EUROPEO DI NORMAZIONE European Committee for Standardization Comité Européen de Normalisation Europäisches Komitee für Normung Segreteria Centrale: rue de Stassart, 36 - B-1050 Bruxelles

© 2001 CEN Tutti i diritti di riproduzione, in ogni forma, con ogni mezzo e in tutti i Paesi, sono riservati ai Membri nazionali del CEN. UNI EN ISO 13788:2003

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PREMESSA Il testo della EN ISO 13788:2001 è stato elaborato dal Comitato Tecnico CEN/TC 89 "Prestazioni termiche degli edifici e dei componenti edilizi", la cui segreteria è affidata al SIS, in collaborazione con il Comitato Tecnico ISO/TC 163 "Isolamento termico". Alla presente norma europea deve essere attribuito lo status di norma nazionale, o mediante pubblicazione di un testo identico o mediante notifica di adozione, entro gennaio 2002, e le norme nazionali in contrasto devono essere ritirate entro gennaio 2002. La presente norma fa parte di una serie di norme che descrivono metodi di prova delle proprietà termoigrometriche di materiali e prodotti per l'edilizia. Le pubblicazioni europee da utilizzare al posto delle norme internazionali elencate al punto 2 sono indicate nell'appendice ZA, che costituisce parte integrante della presente norma europea. Le appendici A, B, C, D, E, F e ZB sono informative, mentre l'appendice ZA è normativa. In conformità alle Regole Comuni CEN/CENELEC, gli enti nazionali di normazione dei seguenti Paesi sono tenuti a recepire la presente norma europea: Austria, Belgio, Danimarca, Finlandia, Francia, Germania, Grecia, Irlanda, Islanda, Italia, Lussemburgo, Norvegia, Paesi Bassi, Portogallo, Regno Unito, Repubblica Ceca, Spagna, Svezia e Svizzera.

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INTRODUZIONE La trasmissione del vapore all'interno delle strutture edilizie è un processo molto complesso e la conoscenza dei suoi meccanismi, delle proprietà dei materiali, delle condizioni iniziali e al contorno è spesso insufficiente, inadeguata e ancora in via di sviluppo. Perciò la presente norma propone metodi di calcolo semplificati, basati sull’esperienza e sulle conoscenze comunemente accettate. La standardizzazione di questi metodi di calcolo non esclude l’uso di metodi più avanzati. I metodi di calcolo utilizzati forniscono in genere risultati cautelativi e quindi, se una struttura non risulta idonea secondo questi in base ad un criterio di progettazione specificato, possono essere utilizzati metodi più accurati che ne dimostrino l’idoneità. La presente norma riguarda l'umidità superficiale critica e la condensazione interstiziale, e non considera anche le altre eventuali concause all'insorgere dell’umidità come acqua contenuta nel terreno, acqua meteorica, umidità di costruzione, trasporto di vapore nelle intercapedini e cavità, che possono essere considerati nella progettazione di un componente edilizio.

1

SCOPO E CAMPO DI APPLICAZIONE La presente norma fornisce procedure di calcolo per determinare: a)

la temperatura superficiale interna di componenti o elementi edilizi al di sotto della quale è probabile la crescita di muffe, in funzione della temperatura e dell’umidità relativa interne; il metodo può essere anche utilizzato per la previsione del rischio di altri problemi di condensazione superficiale;

b)

la valutazione del rischio di condensazione interstiziale dovuta alla diffusione del vapore acqueo. Il metodo usato assume che l’umidità di costruzione si sia asciugata e non tiene conto di alcuni importanti fenomeni fisici, quali: -

la dipendenza della conduttività termica dal contenuto di umidità;

-

lo scambio di calore latente;

-

la variazione delle proprietà dei materiali in funzione del contenuto di umidità;

-

la risalita capillare e il trasporto di acqua liquida all’interno dei materiali;

-

il moto dell’aria attraverso fessure o intercapedini;

-

la capacità igroscopica dei materiali.

Di conseguenza il metodo può essere applicato solo a strutture nelle quali questi effetti sono trascurabili.

2

RIFERIMENTI NORMATIVI La presente norma europea rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e vengono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presente norma europea come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l'ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti). EN 12524 Building materials and products - Hygrothermal properties Tabulated design values ISO 6946 Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method ISO 9346 Thermal insulation - Mass transfer - Physical quantities and definitions ISO 10211-1 Thermal bridges in building construction - Calculation of heat flows and surface temperatures - General methods

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ISO 10456 ISO 12572 ISO 15927-11)

Building materials and products - Procedures for determining declared and design thermal values Hygrothermal performance of building materials and products Determination of water vapour transmission properties Hygrothermal performance of buildings - Calculation and presentation of climatic data - Monthly means of single meteorological elements

3

DEFINIZIONI, SIMBOLI E UNITÀ DI MISURA

3.1

Termini e definizioni Ai fini della presente norma, si applicano i termini e le definizioni riportate nella ISO 9346 e i seguenti.

3.1.1

fattore di temperatura in corrispondenza alla superficie interna: 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:

θ si – θ e f Rsi = ----------------θi – θe

(1)

Metodi di calcolo del fattore di temperatura per strutture complesse sono riportati nella ISO 10211-1.

3.1.2

fattore di temperatura di progetto, in corrispondenza alla superficie interna: Fattore di temperatura minimo accettabile in corrispondenza della superficie interna:

θ si,min – θ e f Rsi,min = ------------------------θi – θe

3.1.3

(2)

temperatura minima accettabile: Valore minimo della temperatura superficiale interna oltre il quale ha inizio la crescita di muffe.

3.1.4

apporto specifico di vapore: Produzione di vapore in un ambiente diviso il rinnovo d’aria e il volume dell’ambiente: ∆ν = ν i – ν e = G / ( nV )

3.1.5

(3)

spessore equivalente di aria per la diffusione del vapore: Spessore di uno strato di aria in quiete avente la stessa resistenza al vapore dello strato di materiale in esame:

s d = µd

3.1.6

(4)

umidità relativa: Rapporto tra la pressione di vapore e la pressione del vapore saturo alla stessa temperatura:

p ϕ = --------p sat

3.1.7

(5)

umidità relativa critica in corrispondenza di una superficie: Umidità relativa in corrispondenza di una superficie che può causare il deterioramento della superficie stessa, in particolare la crescita di muffe.

1)

Da pubblicare.

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3.2

Simboli e unità di misura

Simbolo

Quantità

Unità di misura

D

coefficiente di diffusione del vapore d’acqua in un materiale

m2/s

D0

coefficiente di diffusione del vapore d’acqua nell’aria

m2/s

G

produzione di vapore all'interno degli ambienti

kg/h

Ma

massa di vapore per unità di superficie accumulata in corrispondenza di un’interfaccia

kg/m2

R

resistenza termica specifica

m2·K/W

Rv

costante dei gas per il vapore acqueo = 462

Pa·m3/(K·kg)

T

temperatura

K

U

trasmittanza termica di un componente o di un elemento

W/(m2·K)

V

volume interno netto di un edificio

m3

Zp

resistenza specifica alla diffusione del vapore riferita alla pressione parziale del vapore

m2·sPa/kg

Zν

resistenza alla diffusione del vapore riferita alla umidità volumica

s/m2

d

spessore dello strato di materiale

m

fRsi

fattore di temperatura in corrispondenza alla superficie interna

-

fRsi,min

fattore di temperatura di progetto in corrispondenza alla superficie interna

-

g

densità di flusso di vapore

kg/(m2·s)

n

rinnovo d’aria

h-1

p

pressione parziale del vapore

Pa

q

flusso termico specifico

W/m2

sd

spessore equivalente di aria per la diffusione del vapore

m

t

tempo

s

w

contenuto di umidità in massa per unità di volume

kg/m3

δp

permeabilità al vapore di un materiale, riferita alla pressione parziale del vapore

kg/(m·s·Pa)

δ0

permeabilità al vapore dell’aria, riferita alla pressione parziale del vapore

kg/(m·s·Pa)

ν

umidità volumica dell’aria

kg/m3

∆ν

apporto specifico di vapore νi - νe

kg/m3

∆p

differenza di pressione parziale del vapore pi - pe

Pa

ϕ

umidità relativa dell’aria

-

λ

conduttività termica

W/(m·K)

µ

fattore di resistenza igroscopica

-

θ

temperatura dell’aria in gradi centigradi

°C

θsi,min

temperatura superficiale minima accettabile

°C

3.3

Pedici c

condensazione

n

interfaccia

cr

valore critico

s

superficiale

e

aria esterna

sat

valore alla saturazione

ev

evaporazione

se

superficie esterna

i

aria interna

si

superficie interna

min

valore minimo

T

totale sull’elemento o sul componente completo

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4

DATI NECESSARI PER IL CALCOLO

4.1

Proprietà dei materiali e dei prodotti Per i calcoli devono essere utilizzati valori di progetto. Possono essere utilizzati i valori di progetto riportati nelle specifiche su prodotti o materiali, o quelli tabulati forniti nelle norme indicate nel prospetto 1. Nota nazionale

A livello nazionale i valori di conduttività termica e permeabilità sono riportati nella UNI 10351 per i materiali omogenei, mentre la UNI 10355 riporta i valori di resistenza termica di murature e solai.

prospetto

Proprietà dei materiali e dei prodotti

1

Proprietà

Simbolo

Valori di progetto

Conduttività termica Resistenza termica

λ R

Ottenuti dalla EN 12524 o determinati in accordo con la ISO 10456

Fattore di resistenza al vapore Spessore equivalente di aria

µ sd

Ottenuti dalla EN 12524 o determinati in accordo con la ISO 12572

La conduttività termica λ e il fattore di resistenza al vapore µ sono applicabili per materiali omogenei mentre la resistenza termica R e lo spessore equivalente di aria per la diffusione al vapore sd soprattutto per prodotti compositi o di spessore non ben definito. Per strati d’aria, R è desunta dalla ISO 6946; sd è assunto pari a 0,01 m, indipendentemente dallo spessore dello strato d’aria e dalla sua inclinazione.

4.2

Condizioni climatiche

4.2.1

Posizione Se non diversamente specificato, le condizioni esterne da utilizzarsi devono essere rappresentative della zona in cui si trova l’edificio. Nota nazionale

4.2.2

Per i dati climatici delle località, vedere appendice nazionale.

Periodo di tempo Per il calcolo del rischio di crescita di muffe superficiali o la valutazione del rischio di condensazione interstiziale nelle strutture, devono essere utilizzati valori medi mensili, ottenuti con i metodi descritti nella ISO 15927-1. Per il calcolo del rischio di condensazione superficiale su elementi a bassa inerzia termica, come ad esempio finestre e telai, deve essere utilizzata la media annuale della temperatura minima su base giornaliera e la corrispondente umidità relativa. Nota

4.2.3

Questo implica che ci può essere condensazione in un solo giorno in metà degli anni.

Temperature Per i calcoli devono essere utilizzate le seguenti temperature: a)

Temperatura dell’aria esterna, come specificato in 4.2.1.

b)

Temperatura del terreno adiacente al componente edilizio. Devono essere usati valori annuali medi della temperatura dell’aria esterna.

c)

Temperatura dell’aria interna. Devono essere usati valori secondo l’uso previsto dell’edificio. Le temperature dell’aria interna da utilizzarsi nella presente norma possono essere indicate a livello nazionale.

Nota nazionale

Per le temperature interne degli ambienti, vedere appendice nazionale.

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4.2.4

Condizioni igrometriche a)

Per definire le condizioni igrometriche esterne si fa riferimento all’umidità volumica νe o alla pressione di vapore pe. I valori medi mensili della pressione del vapore o dell’umidità volumica possono essere calcolati in base ai valori medi della temperatura e dell’umidità relativa, con le equazioni (6) o (7).

p e = ϕ e p sat ( θ e )

(6)

ν e = ϕ e ν sat ( θ e )

(7)

A causa della relazione non lineare tra temperatura e umidità a saturazione, queste relazioni diventano imprecise nei climi caldi. Per il calcolo del rischio di condensazione superficiale su elementi a bassa inerzia termica, come per esempio finestre e telai, deve essere utilizzata l’umidità relativa esterna corrispondente alla media annuale della temperatura minima su base giornaliera. b)

Umidità del terreno Assumere condizioni di saturazione (ϕ = 1).

c)

Umidità dell'aria interna L’umidità relativa interna può essere: 1) derivata da una delle espressioni:

pi = pe + ∆p

(8)

ν i = ν e + ∆ν

(9)

Assumere valori di ∆p e ∆ν in accordo con la destinazione d’uso dell’edificio e moltiplicarli per 1,10 per prevedere un margine di sicurezza. I valori da utilizzare nella presente norma possono essere indicati a livello nazionale; oppure 2) pari a un valore costante ϕi quando l’umidità relativa interna è nota e mantenuta costante, per esempio da un impianto di condizionamento. Per prevedere un margine di sicurezza, aggiungere 0,05 all’umidità relativa. Nota 1

L’introduzione di un fattore 1,10 (o un margine di 0,05 all’RH) è destinata ad ovviare alle inaccuratezze del metodo. Il metodo di calcolo descritto nella presente norma è riferito a condizioni stazionarie. In realtà, tuttavia, le variazioni di temperatura dell’aria esterna, della radiazione solare, l’inerzia igroscopica e la regolazione dinamica del riscaldamento possono influenzare le condizioni di umidità relativa in corrispondenza delle superfici. Questo è in particolare il caso di un’area di un ponte termico costituita da materiali da costruzione con un’elevata inerzia termica. Il fattore non tiene conto del comportamento dell’utenza, che può avere effetti significativi sulla ventilazione.

Nota 2

I valori di umidità dell’aria interna possono essere riferiti a cinque classi di umidità, vedere appendice A.

Nota nazionale

Per i dati sul rinnovo dell’aria e sulla produzione di vapore interna, vedere appendice nazionale.

4.3

Resistenze superficiali

4.3.1

Trasmissione del calore Per la valutazione della crescita di muffe e della condensazione interstiziale si devono utilizzare i valori di Rsi e Rse riportati nel prospetto 2. prospetto

2

Resistenze termiche superficiali Resistenza m2·K/W Resistenza termica superficiale esterna Rse

0,04

Resistenza termica superficiale interna Rsi Per vetri e telai Per tutte le altre superfici interne

0,13 0,25

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Nota

4.3.2

Si considera una resistenza superficiale interna di 0,25 come caso più sfavorevole di rischio di condensazione in un angolo.

Trasporto di vapore acqueo Nei calcoli descritti nella presente norma le resistenze superficiali al passaggio di vapore acqueo sono considerate trascurabili.

5

CALCOLO DELLA TEMPERATURA SUPERFICIALE, PER EVITARE VALORI CRITICI DELL’UMIDITÀ IN CORRISPONDENZA DELLE SUPERFICI

5.1

Generalità Questo punto descrive un metodo per progettare l’involucro edilizio in modo da prevenire gli effetti negativi dell’umidità relativa critica in corrispondenza delle superfici, come per esempio la formazione di muffe. Nota

La condensazione superficiale può provocare il degrado dei materiali edilizi non protetti che siano sensibili all’umidità. Essa può essere accettata temporaneamente e in piccole quantità, per esempio sulle finestre e sulle piastrelle nei bagni, se la superficie è impermeabile all’umidità e sono assunte misure adeguate per prevenirne il contatto con materiali adiacenti sensibili. Per periodi di tempo di diversi giorni con umidità relativa superficiale maggiore di 0,8, c’è il rischio di formazione di muffe.

5.2

Parametri fondamentali Oltre alle condizioni climatiche esterne (temperatura e umidità relativa dell’aria), tre altri parametri governano la condensazione superficiale e la crescita di muffe: a)

Quando c’è più di una temperatura superficiale interna, nella EN ISO 10211-1 è riportato un metodo di calcolo dei fattori di ponderazione.

Nota

b)

produzione interna di umidità, vedere 4.2.4;

c)

temperatura dell’aria interna e sistema di riscaldamento. Una temperatura ambiente più bassa è in generale più critica. Questo riguarda in particolare ambienti con riscaldamento assente, ridotto o intermittente, dove il vapore acqueo può trasmettersi da ambienti adiacenti più caldi. Il sistema di riscaldamento condiziona il movimento dell’aria e la distribuzione di temperatura negli ambienti e perciò zone dell’involucro edilizio localmente più fredde possono diventare più critiche.

Nota

5.3

la "qualità termica" di ogni elemento dell’involucro edilizio, rappresentata da resistenza termica, dei ponti termici, geometria e resistenza termica superficiale interna. La qualità termica può essere caratterizzata dal fattore di temperatura sulla superficie interna, fRsi;

Progettazione per evitare la crescita di muffe Per evitare la crescita di muffe, l’umidità relativa in corrispondenza delle superfici non deve essere maggiore di 0,8 per periodi di tempo di diversi giorni. I passi principali nella procedura di progettazione sono rappresentati dal calcolo dell’umidità relativa dell’aria interna, e quindi dal calcolo del valore accettabile dell’umidità volumica di saturazione νsat o della pressione del vapore di saturazione psat sulla superficie sulla base dell’umidità relativa superficiale richiesta. Da questo valore si determina la temperatura minima superficiale e quindi la "qualità termica" dell’involucro edilizio richiesta (espressa come fRsi per una data temperatura interna). Per ciascuno dei mesi dell’anno eseguire quindi i seguenti passi:

Nota nazionale

a)

definire la temperatura dell’aria esterna secondo 4.2.3;

b)

definire l’umidità esterna secondo 4.2.4;

c)

definire la temperatura interna in accordo con le indicazioni nazionali; Per le temperature interne degli ambienti, vedere appendice nazionale.

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d)

calcolare l’umidità relativa interna da ∆ν o da ∆p (definiti in 4.2.4) o assumere come valore costante, per un ambiente climatizzato, considerando le correzioni apportate con il margine di sicurezza definito in 4.2.4;

e)

con un valore massimo accettabile di umidità relativa in corrispondenza della superficie ϕsi = 0,8 calcolare il valore minimo accettabile della umidità volumica a saturazione, νsat, o della pressione di saturazione, psat; ν ν sat ( θ si ) = -------i0,8

(10)

oppure

p p sat ( θ si ) = -------i0,8

(11)

Il criterio ϕsi ≤ 0,8 è stabilito considerando il rischio di crescita di muffe. Possono essere applicati criteri differenti, se opportuno, per esempio ϕsi ≤ 0,6, per evitare fenomeni di corrosione.

Nota 1

f)

determinare la temperatura superficiale minima accettabile, θsi,min, a partire dall’umidità volumica a saturazione minima accettabile; La temperatura come funzione dell’umidità volumica a saturazione può essere valutata per mezzo delle equazioni (E.10) o (E.11) nell’appendice E. Un’altra possibilità è quella di preparare un prospetto o un grafico, sulla base dell’equazione (E.8), che indica la relazione tra psat e θ, per trovare θ da psat.

Nota 2

g)

dalla temperatura superficiale minima accettabile, θsi,min, dalla temperatura dell’aria interna assunta, θi, (vedere 4.2.3) e dalla temperatura esterna, θe, calcolare il fattore di temperatura minimo, fRsi,min, secondo l’equazione (2).

Si definisce mese critico quello con il più alto valore richiesto di fRsi,min. Il fattore di temperatura per questo mese viene indicato con fRsi,max e il componente edilizio deve essere progettato in modo tale da avere un fattore fRsi sempre maggiore di fRsi,max; ovvero fRsi > fRsi,max. Esempi di questa procedura sono riportati nell’appendice B. Nota 3

5.4

Per il progetto di un dato edificio, i valori effettivi di fRsi possono essere ottenuti come segue: -

per elementi piani, da fRsi = (U -1 – Rsi)/U -1

-

per trasmissione del calore in geometria non monodimensionale, da un programma agli elementi finiti o simile in accordo con la ISO 10221 Thermal bridges in building construction - Calculation of heat flows and surface temperatures - General methods, oppure Parte 2: Linear thermal bridges.

Progettazione per evitare condensazione superficiale su strutture leggere Nel caso di strutture leggere, che rispondono a variazioni di temperatura in tempi molto inferiori a un giorno, deve essere utilizzata la seguente procedura: a)

definire la temperatura dell’aria esterna come la media delle temperature minime annuali;

b)

definire l’umidità relativa esterna pari a 0,95 e calcolare la pressione del vapore o l’umidità volumica con l’equazione (6) o (7);

c)

definire la temperatura interna in accordo con le indicazioni nazionali; Per le temperature interne degli ambienti, vedere appendice nazionale.

Nota nazionale

d)

calcolare l’umidità relativa interna da ∆ν o ∆p (definiti in 4.2.4);

e)

con un valore massimo accettabile di umidità relativa in corrispondenza della superficie pari ϕs = 1,0, calcolare il valore minimo accettabile della umidità volumica a saturazione νsat o della pressione di saturazione psat: ν sat ( θ si ) = ν i

(12)

oppure

p sat ( θ si ) = p i f)

(13)

determinare la temperatura superficiale minima accettabile θsi,min a partire dall’umidità volumica a saturazione minima accettabile;

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La temperatura può essere valutata in funzione dell’umidità volumica a saturazione per mezzo delle equazioni (E.10) o (E.11) nell’appendice E. Un’altra possibilità è quella di preparare un prospetto o un grafico, sulla base dell’equazione (E.8), che indica la relazione tra psat e θ, per trovare θ da psat.

Nota

g)

il fattore di temperatura richiesto dell’involucro edilizio, fRsi, min si calcola, secondo l’equazione (2), dalla temperatura superficiale minima accettabile θsi,min, a partire dalla temperatura assunta dell’aria interna θi (vedere 4.2.3) e dalla temperatura esterna θe.

6

CALCOLO DELLA CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

6.1

Generalità Questo punto fornisce un metodo per calcolare il bilancio di vapore annuale e la massima quantità di umidità accumulata dovuta alla condensazione interstiziale. Il metodo assume che l’umidità di costruzione si sia asciugata. Il metodo dovrebbe essere considerato come uno strumento di valutazione piuttosto che di previsione accurata. Esso permette di confrontare soluzioni costruttive diverse e di verificare gli effetti delle modifiche apportate alla struttura. Esso non fornisce una previsione accurata delle condizioni igrometriche all’interno della struttura in opera e non è adatto per il calcolo dell’evaporazione dell’umidità di costruzione.

6.2

Principio A partire dal primo mese in cui è prevista condensazione, vengono considerate le condizioni medie mensili esterne per calcolare la quantità di acqua condensata o evaporata in ciascuno dei dodici mesi dell’anno. La quantità di acqua condensata accumulata alla fine di quei mesi in cui è avvenuta condensazione viene confrontata con quella evaporata complessivamente durante il resto dell’anno. Si assumono condizioni stazionarie e geometria monodimensionale. Non si considerano moti dell’aria attraverso o all’interno degli elementi edilizi. Il trasporto dell’umidità è assunto come sola diffusione del vapore acqueo, descritta dalla seguente equazione:

δ ∆p ∆p g = ----0- ------- = δ 0 ------sd µ ∆x dove δ 0 = 2 × 10 Nota 1

-10

(14) kg/(m·s·Pa).

δ0 dipende dalla temperatura e dalla pressione atmosferica, ma queste influenze vengono trascurate nella presente norma. Nell’appendice E sono riportate altre equazioni per il trasporto del vapore acqueo. Il flusso termico specifico è dato da: ∆θ ∆θ q = λ ------- = ------d R

6.3

(15)

Nota 2

La conduttività termica λ e la resistenza termica R sono assunte costanti e la capacità termica specifica dei materiali non rilevante. Per materiali omogenei a facce piane parallele R = d/ λ. Si trascurano l’apporto o la sottrazione di calore dovuti a passaggio di fase.

Nota 3

I metodi di calcolo che seguono questo principio sono definiti spesso "metodi di tipo Glaser". Metodi più avanzati sono descritti brevemente nell’appendice F.

Limitazioni e fonti di errore Diverse sono le fonti di errore causate dalle semplificazioni descritte in 6.2. a)

La conduttività termica dipende dal contenuto di umidità nei materiali, e nel processo di condensazione/evaporazione viene ceduta/assorbita una certa quantità di calore. Questo modifica la distribuzione delle temperature e i valori a saturazione, condizionando quindi la quantità di acqua condensata o evaporata.

b)

L’impiego di proprietà costanti dei materiali costituisce un’approssimazione.

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Nota

c)

In molti materiali si può verificare assorbimento capillare e trasporto di acqua liquida, che possono cambiare la distribuzione dell’umidità.

d)

I movimenti dell’aria attraverso fessure o intercapedini d’aria possono cambiare la distribuzione dell’umidità per trasporto convettivo del vapore. Anche la pioggia o l’acqua prodotta dalla fusione della neve possono influenzare le condizioni igrometriche.

e)

Le reali condizioni al contorno non sono costanti nel periodo mensile.

f)

La maggior parte dei materiali è almeno in parte igroscopica e può assorbire vapore d’acqua.

g)

Si assume che il trasporto di vapore sia monodimensionale.

h)

Sono trascurati gli effetti delle radiazioni termiche e con lunghezza d’onda elevata. A causa delle molteplici fonti di errore, questo metodo di calcolo risulta meno adatto per alcuni componenti edilizi e per alcuni climi. Trascurare il moto dell’umidità in fase liquida in genere dà origine a una sovrastima del rischio di condensazione interstiziale.

In componenti edilizi con aria che fluisce attraverso o all’interno del componente, i risultati del calcolo possono essere estremamente inaffidabili e si deve usare grande cautela nell’interpretazione dei risultati.

6.4

Calcolo

6.4.1

Proprietà dei materiali Si divide l’elemento edilizio in una serie di strati omogenei con facce piane parallele, e si definiscono le proprietà del materiale per ciascuno di essi e i coefficienti superficiali in base a 4.1 e 4.3. Ogni singolo strato di componenti o prodotti multistrato, inclusi quelli con finiture o coperture superficiali, deve essere trattato individualmente, considerando per ciascuno separatamente le proprietà di trasmissione del calore e del vapore. Si calcola la resistenza termica, R, e lo spessore equivalente di aria per la diffusione del vapore, sd, di ogni singolo strato dell’elemento edilizio. Si suddividono gli elementi ad alta resistenza termica, come gli isolanti, in un numero di strati caratterizzati ciascuno da una resistenza termica non maggiore di 0,25 m2⋅K/W; ciascuno di questi deve essere considerato come singolo strato di materiale in tutti i calcoli. Alcuni materiali, come i fogli metallici, impediscono efficacemente la trasmissione del vapore e perciò hanno un valore infinito di µ. Tuttavia, dato che nella procedura di calcolo è richiesto un valore finito di µ, dovrebbe essere assunto, per questi materiali, un valore pari a 100 000. Questo può portare a predire quantità, seppure minime, di acqua condensata, che dovrebbe essere trascurata, considerandola dovuta alle inaccuratezze del metodo di calcolo. Si calcolano i valori cumulati della resistenza termica e dello spessore equivalente di aria per la diffusione del vapore, tra l’esterno e ciascuna interfaccia n : n

R ' n = R se +

∑ Rj

(16)

j =1 n

s ' d,n =

∑ s d,j

(17)

j =1

La resistenza termica totale ed il totale spessore equivalente di aria per la diffusione del vapore sono forniti dalle equazioni (18) e (19): n

R ' T = R si +

∑ R j + R se

(18)

j =1 n

s ' d,T =

∑ s d,j

(19)

j =1

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6.4.2

Condizioni al contorno Si definiscono temperature e umidità interna ed esterna secondo 4.2.

6.4.3

Mese di partenza A partire da un qualsiasi mese dell’anno (mese di tentativo), calcolare la distribuzione della temperatura, della pressione di saturazione e della distribuzione di vapore attraverso il componente, come specificato in 6.4.4 e 6.4.5. Determinare se è prevista condensazione. Se non è prevista alcuna condensazione nel mese di tentativo, ripetere il calcolo con i mesi seguenti in successione, fino a che: a)

non si trova condensazione in nessuno dei dodici mesi, ed allora si assume che il componente sia esente da fenomeni di condensazione interstiziale; oppure

b)

si individua un mese con condensazione, che viene considerato il mese di partenza.

Se si prevede condensazione nel mese di tentativo, ripetere il calcolo con i successivi mesi precedenti a ritroso, fino a che:

Nota

a)

si prevede condensazione in tutti i dodici mesi, ed allora, a partire da un mese qualunque, calcolare la condensa accumulata complessivamente nell’anno, come specificato in 6.4.4, 6.4.5 e 6.4.6; oppure

b)

si individua un mese senza condensazione e si considera quindi il mese seguente come mese di partenza. In climi al di fuori dei tropici, caratterizzati da stagioni ben definite, si può individuare rapidamente il mese di partenza, scegliendo il mese di tentativo uno o due mesi prima del periodo più freddo dell’anno.

Se è stato determinato un mese di partenza, procedere con i calcoli indicati in 6.4.4, 6.4.5 e 6.4.6 per ciascun mese dell’anno, a partire dal mese di partenza.

6.4.4

Distribuzione della temperatura e della pressione di saturazione del vapore Si calcola la temperatura in corrispondenza ad ogni interfaccia tra materiali, in base a:

R' θ n = θ e + -------n- ( θ i – θ e ) R 'T

(20)

Assumendo condizioni stazionarie, la distribuzione di temperatura è assunta lineare in ogni strato, vedere figura 1. figura

1

Distribuzione di temperatura in un elemento edilizio multistrato (a) in funzione dello spessore di ogni strato e (b) in funzione della resistenza termica di ogni strato

Si calcola la pressione del vapore di saturazione a partire dalla temperatura in ciascuna interfaccia tra gli strati di materiale. Nota

Espressioni della pressione del vapore a saturazione in funzione della temperatura sono riportate nell’appendice E.

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6.4.5

Distribuzione della pressione parziale del vapore Si rappresenta una sezione trasversale dell’elemento edilizio, riportando gli spessori di ciascuno strato d’aria equivalente per la diffusione del vapore, sd, vedere figura 2. Si tracciano segmenti di retta che uniscono i valori della pressione di saturazione del vapore in corrispondenza di ogni interfaccia tra gli strati. Se non c’è condensa accumulata nel mese precedente, si traccia il profilo della pressione parziale del vapore come un segmento di retta tra la pressione parziale del vapore interna e quella esterna (p i e pe). Se questo segmento di retta non supera l’andamento della pressione di saturazione in corrispondenza di nessuna interfaccia, non si ha condensazione; vedere figura 2, nella quale la pressione parziale del vapore nel componente edilizio è sempre minore di quella di saturazione. Il flusso specifico di vapore attraverso l’elemento edilizio può essere calcolato come:

p i – pe g = δ 0 ---------------s ' d,T figura

2

(21)

Diffusione del vapore attraverso un elemento edilizio multistrato in cui non si verifica condensazione interstiziale

Se la pressione parziale del vapore supera in una qualsiasi interfaccia la pressione di saturazione, ritracciare la pressione parziale del vapore come segmenti di retta tangenti al profilo della pressione di saturazione del vapore, senza oltrepassarla, vedere esempi nelle figure 3 e 4. I punti di contatto rappresentano le interfacce di condensazione. figura

3

Diffusione del vapore con condensazione interstiziale in un singolo piano di interfaccia

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6.4.6

Portata di acqua condensata Il flusso specifico di vapore che condensa è rappresentato dalla differenza tra la quantità di vapore che giunge all'interfaccia di condensazione e quella trasportata oltre questa:

pi – pc p c – p e⎞ g c = δ 0 ⎛⎝ --------------------------- – ----------------s ' d,T – s ' d,c s ' d,c ⎠

(22)

Se in un componente edilizio si verifica condensazione in più di un’interfaccia, conservare una registrazione della quantità di condensa separatamente in ciascuna interfaccia. figura

4

Diffusione del vapore acqueo con condensazione interstiziale in due piani di interfaccia

Il flusso specifico di condensato viene calcolato per ogni interfaccia di condensazione dalla differenza di pendenza tra due successivi segmenti di retta e cioè, nel caso di due interfacce di condensazione (vedere figura 4):

6.4.7

p c2 – p c1 p c1 – p e⎞ - – ------------------interfaccia c1: g c1 = δ 0 ⎛ ------------------------------⎝ s ' d,c2 – s ' d,c1 s ' d,c1 ⎠

(23)

p i – p c2 p c2 – p c1 ⎞ - – -------------------------------interfaccia c2: g c2 = δ 0 ⎛ -----------------------------⎝ s ' d,T – s ' d,c2 s ' d,c2 – s ' d,c1⎠

(24)

Evaporazione In presenza di condensa, accumulata nei mesi precedenti, in una o più interfacce, la pressione parziale del vapore deve essere uguale a quella di saturazione e il profilo della pressione parziale del vapore deve essere tracciato con segmenti di retta tra la pressione parziale del vapore interna, quella in corrispondenza dell’interfaccia di condensazione, quella del vapore esterna, vedere figura 5. Se il profilo di pressione parziale del vapore supera in un’interfaccia quello della pressione di saturazione, ritracciare la pressione del vapore con segmenti di retta nel modo indicato in 6.4.4. figura

5

Evaporazione da un’interfaccia nel componente edilizio

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Il flusso specifico di evaporazione viene calcolato come:

pi – pc p c – p e⎞ g ev = δ 0 ⎛⎝ --------------------------- – ----------------s ' d,T – s ' d,c s ' d,c ⎠ Nota

(25)

Le espressioni per il flusso specifico di evaporazione e condensazione sono le stesse. Per convenzione si ha condensazione se il risultato dell’espressione è positivo, e, se è negativo, si ha evaporazione. In un componente edilizio con più di un'interfaccia di condensazione, il flusso specifico di acqua evaporata è calcolato separatamente per ogni interfaccia, vedere figura 6.

figura

6

Evaporazione da un componente edilizio nel caso in cui si sia verificata condensazione in due interfacce

I flussi specifici di evaporazione per le due interfacce di evaporazione sono calcolati come (vedere figura 6):

p c2 – p c1 p c1 – p e⎞ interfaccia c1: g ev1 = δ 0 ⎛ -------------------------------– ------------------⎝ s ' d,c2 – s ' d,c1 s ' d,c1 ⎠

(26)

p i – p c2 p c2 – p c1 ⎞ interfaccia c2: g ev2 = δ 0 ⎛ ------------------------------ – -------------------------------⎝ s ' d,T – s ' d,c2 s ' d,c2 – s ' d,c1⎠

(27)

Se la quantità di condensa accumulata in un'interfaccia alla fine del mese ha segno negativo, porla pari a zero.

6.4.8

Evaporazione e condensazione Per un componente edilizio con più di un'interfaccia di condensazione, ci protebbero essere mesi con condensazione in un'interfaccia ed evaporazione in un'altra, vedere figura 7. figura

7

Evaporazione in un'interfaccia e condensazione in un’altra in un componente edilizio dove si è verificata condensazione in due interfacce

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Il flusso di condensazione, gc, o evaporazione, gev, per unità di superficie è calcolato separatamente per ogni interfaccia:

p c2 – p c1 p c1 – p e⎞ condensazione all’interfaccia c1: g c = δ 0 ⎛ -------------------------------– ------------------⎝ s ' d,c2 – s ' d,c1 s ' d,c1 ⎠

(28)

p i – p c2 p c2 – p c1 ⎞ evaporazione all’interfaccia c2: g ev = δ 0 ⎛ ------------------------------ – -------------------------------⎝ s ' d,T – s ' d,c2 s ' d,c2 – s ' d,c1⎠

(29)

Esempi di calcolo della condensazione interstiziale sono riportati nell’appendice C.

6.5

Criteri utilizzati per valutare le strutture Riportare i risultati dei calcoli secondo i punti a), b) o c) a seconda di quale è applicabile. a)

Non si verifica condensazione in nessuna interfaccia per nessun mese. In questo caso dichiarare la struttura esente da condensazione interstiziale.

b)

La condensazione avviene in una o più interfacce ma, per ogni interfaccia coinvolta, si prevede che tutta l’acqua condensata evapori nei mesi estivi. In questo caso riportare la massima quantità di condensazione che si verifica in ogni interfaccia e il mese in cui si ha il massimo. Inoltre deve essere considerato il rischio di degrado dei materiali edilizi e il deterioramento delle prestazioni termiche come conseguenza della massima quantità calcolata di condensa accumulata, in accordo con requisiti regolamentari e altre indicazioni riportate nelle norme di prodotto. Per le quantità limite di condensa ammissibile alla fine del periodo di condensazione, vedere appendice nazionale.

Nota nazionale

c)

La condensazione avviene in una o più interfacce e non evapora completamente nei mesi estivi. In questo caso riportare che la struttura non ha superato la verifica e indicare la massima quantità di condensa che si è verificata in corrispondenza di ogni interfaccia insieme alla quantità di condensa che rimane dopo dodici mesi in ogni interfaccia.

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A CLASSI DI UMIDITÀ ALL’INTERNO DEGLI AMBIENTI L’apporto specifico di umidità all’interno degli ambienti può essere suddiviso in cinque classi. La figura A.1 riporta i valori limite di ∆ν e ∆p, relativi ad ogni classe. Per i calcoli si raccomanda di utilizzare i valori limite superiori per ogni classe, a meno che il progettista non dimostri che le condizioni sono meno gravose. I dati riportati in figura A.1 sono ricavati per edifici dell’Europa Occidentale. Per ottenere valori applicabili ad altri climi, possono essere utilizzati dati misurati. Il prospetto A.1 fornisce alcune indicazioni sulla scelta delle classi di umidità.

prospetto

A.1

Classi di umidità interna Classe di umidità

Edificio

1

Magazzini

2

Uffici, negozi

3

Alloggi con basso indice di affollamento

4

Alloggi con alto indice di affollamento, palestre, cucine, cantine; edifici riscaldati con sistemi a gas senza camino

5

Edifici speciali, per esempio lavanderie, distillerie, piscine

Nota nazionale

Per edifici ad uso abitativo, vedere appendice nazionale.

figura

Variazione delle classi di umidità interna in funzione della temperatura esterna

A.1

Legenda X Temperatura media mensile dell’aria esterna, θe in °C Y ∆ν in kg/m3 Z ∆p in Pa

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B ESEMPI DI CALCOLO DEL FATTORE DI TEMPERATURA IN CORRISPONDENZA DELLE SUPERFICI INTERNE PER EVITARE VALORI CRITICI DI UMIDITÀ SUPERFICIALE

B.1

Esempio 1: Uso delle classi di umidità interna 1)

La temperatura media mensile esterna θe e l’umidità relativa esterna media mensile (ϕe) sono definite per la località in cui si trova l’edificio (colonne 1 e 2 nel prospetto B.1).

2)

La pressione di saturazione esterna mensile psat,e calcolata in base alla temperatura dalle equazioni (E.7) o (E.8), quando appropriato, o il prospetto E.1, e l’umidità relativa esterna mensile sono usate per calcolare la pressione di vapore esterna pe (colonna 3 nel prospetto B.1).

3)

L’incremento di pressione di vapore ∆psat, in relazione alla classe di umidità dell’edificio scelta, è desunto come funzione della temperatura dalla figura A.1 (colonna 4, ottenuta dal valore limite tra la classe 3 e 4 in figura A.1), moltiplicato per 1,10 e aggiunto a pe per ottenere la pressione di vapore interna (colonna 5 del prospetto B.1).

4)

La pressione di saturazione minima accettabile psat(θsi) è calcolata come specificato in 5.3 e) e la temperatura superficiale minima θsi,min accettabile è calcolata dall’equazione (E.10) o (E.11) per fornire i valori riportati nelle colonne 6 e 7 del prospetto B.1.

5)

Le temperature interne θi sono definite nella colonna 8 del prospetto B.1 e l’equazione (1) è utilizzata per calcolare fRsi fornendo i valori riportati nella colonna 9 del prospetto B.1.

Con le condizioni assunte nel prospetto B.1, Gennaio risulta il mese critico con fRsi,max = 0,766. prospetto

B.1

Calcolo di fRsi,max con le classi di umidità interna

Mese

1

2

3

4

5

6

7

8

9

θe °C

ϕe

pe Pa

∆p Pa

pi Pa

psat(θsi) Pa

θsi,min °C

θI °C

fRsi

Gennaio

2,8

0,92

683

698

1 451

1 813

16,0

20

0,766

Febbraio

2,8

0,88

657

697

1 423

1 779

15,7

20

0,748

Marzo

4,5

0,85

709

630

1 402

1 752

15,4

20

0,706

Aprile

6,7

0,80

788

538

1 380

1 725

15,2

20

0,638

Maggio

9,8

0,78

941

415

1 398

1 747

15,4

20

0,550

Giugno

12,6

0,80

1 162

299

1 491

1 864

16,4

20

0,513

Luglio

14,0

0,82

1 302

244

1 571

1 963

17,2

20

0,538

Agosto

13,7

0,84

1 317

256

1 598

1 998

17,5

20

0,602

Settembre

11,5

0,87

1 183

343

1 560

1 950

17,1

20

0,659

Ottobre

9,0

0,89

1 017

446

1 507

1 884

16,6

20

0,688

Novembre

5,0

0,91

788

610

1 458

1 823

16,1

20

0,738

Dicembre

3,5

0,92

719

670

1 456

1 820

16,0

20

0,759

B.2

Esempio 2: Condizioni di umidità relativa interna costanti Nel caso di un edificio climatizzato, dove temperatura e umidità relativa siano mantenute a 20 °C e 0,50: 1)

Sono definite per l’edificio esaminato la temperatura media mensile esterna θe, quella interna θi e l’umidità relativa interna ϕi (colonne 1, 2 e 3 nel prospetto B.2).

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2)

La pressione di saturazione interna psat,i è ottenuta dalla temperatura in base all’equazione (E.7) o dal prospetto E.1; questa, combinata con l’umidità relativa interna, aumentata di 0,05, fornisce la pressione di vapore interna pi, riportata nella colonna 4, prospetto B.2.

3)

La pressione di saturazione minima accettabile ps(θsi) è calcolata come specificato in 5.3 e) e la temperatura superficiale minima accettabile θsi,min è calcolata con l’equazione (E.9) e fornisce i risultati riportati nelle colonne 5 e 6 del prospetto B.2.

4)

L’equazione (1) è utilizzata per calcolare fRsi fornendo i valori riportati nella colonna 7 del prospetto B.2.

Con le condizioni assunte nel prospetto B.2, Gennaio e Febbraio risultano i mesi critici e fRsi,max = 0,656. prospetto

B.2

Calcolo di fRsi,max con umidità relativa interna costante Mese

B.3

1

2

3

4

5

6

7

θe °C

θI °C

ϕi

pi Pa

psat(θsi) Pa

θsi,min °C

fRsi

Gennaio

2,8

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,656

Febbraio

2,8

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,656

Marzo

4,5

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,618

Aprile

6,7

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,555

Maggio

9,8

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,420

Giugno

12,6

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,201

Luglio

14,0

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,014

Agosto

13,7

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,061

Settembre

11,5

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,304

Ottobre

9,0

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,462

Novembre

5,0

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,606

Dicembre

3,5

20

0,55

1 285

1 607

14,1

0,642

Esempio 3: Ricambio d’aria costante e produzione di vapore nota 1)

La temperatura media mensile esterna θe e l’umidità relativa esterna media mensile ϕe sono definite per la località in cui si trova l’edificio (colonne 1 e 2 nel prospetto B.3).

2)

La pressione di saturazione esterna mensile psat,e calcolata in base alla temperatura dalle equazioni (E.7) o (E.8), a seconda dei casi, o dal prospetto E.1, e l’umidità relativa esterna sono utilizzate per calcolare la pressione di vapore esterna pe (colonna 3 nel prospetto B.3).

3)

L’apporto specifico di vapore ∆ν è valutato in funzione del ricambio d’aria assunto n, della produzione di vapore interna, G, e del volume dell’edificio, V, con l’equazione (3) e convertito in incremento di pressione di vapore ∆p con l’equazione (E.6). Questa quantità viene sommata a pe per ottenere la pressione di vapore interna (colonne 5 e 6 nel prospetto B.3).

4)

La pressione di saturazione minima accettabile psat(θsi) è calcolata come specificato in 5.3 e) e la temperatura superficiale minima accettabile θsi,min è calcolata dall’equazione (E.9) e fornisce i risultati riportati nelle colonne 8 e 9 del prospetto B.3.

5)

L’equazione (1) è utilizzata per calcolare fRsi fornendo i valori riportati nella colonna 10 del prospetto B.3.

Con le condizioni assunte nel prospetto B.3, Agosto risulta il mese critico con fRsi,max = 0,832.

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prospetto

Mese

B.3

Calcolo di fRsi,max con ricambio d’aria costante

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

θe °C

ϕe

pe Pa

n h-1

∆p Pa

pi Pa

psat(θsi) Pa

θsi,min °C

θI °C

fRsi

Gennaio

2,8

0,92

683

0,5

433

1 116

1 395

11,9

20

0,531

Febbraio

2,8

0,88

657

0,5

433

1 090

1 363

11,6

20

0,510

Marzo

4,5

0,85

709

0,5

433

1 142

1 428

12,3

20

0,502

Aprile

6,7

0,8

788

0,5

433

1 221

1 527

13,3

20

0,496

Maggio

9,8

0,78

941

0,5

433

1 374

1 718

15,1

20

0,522

Giugno

12,6

0,8

1 162

0,5

433

1 595

1 994

17,5

20

0,657

Luglio

14,0

0,82

1 302

0,5

433

1 735

2 169

18,8

20

0,800

Agosto

13,7

0,84

1 317

0,5

433

1 750

2 188

18,9

20

0,832

Settembre

11,5

0,87

1 183

0,5

433

1 616

2 020

17,7

20

0,726

Ottobre

9,0

0,89

1 017

0,5

433

1 450

1 813

16,0

20

0,633

Novembre

5,0

0,91

788

0,5

433

1 221

1 527

13,3

20

0,553

Dicembre

3,5

0,92

719

0,5

433

1 152

1 440

12,4

20

0,540

Nota

B.4

G = 0,4 kg/h, V = 250 m3.

Esempio 4: Ricambio d’aria variabile e produzione di vapore nota Nella pratica gli edifici sono meno ventilati in condizioni climatiche più fredde. Se è nota, o può essere assunta, una relazione tra il ricambio d’aria e la temperatura, i valori di fRsi possono essere calcolati come nell’esempio 3, ma utilizzando il ricambio d’aria variabile nel passo 3). I valori riportati nel prospetto B.4 sono stati calcolati assumendo n = 0,2 + 0,04 θe. In queste condizioni, Gennaio risulta il mese critico con fRsi,max = 0,718. prospetto

Mese

B.4

Calcolo di fRsi,max con ricambio d’aria variabile

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

θe °C

ϕe

pe Pa

n h-1

∆p Pa

pi Pa

psat(θsi) Pa

θsi,min °C

θI °C

fRsi

Gennaio

2,8

0,92

683

0,31

694

1 377

1 722

15,2

20

0,718

Febbraio

2,8

0,88

657

0,31

694

1 351

1 689

14,9

20

0,701

Marzo

4,5

0,85

709

0,38

570

1 279

1 599

14,0

20

0,614

Aprile

6,7

0,8

788

0,47

463

1 251

1 564

13,7

20

0,524

Maggio

9,8

0,78

941

0,59

366

1 307

1 634

14,3

20

0,445

Giugno

12,6

0,8

1 162

0,70

308

1 470

1 837

16,2

20

0,483

Luglio

14,0

0,82

1 302

0,76

285

1 587

1 984

17,4

20

0,563

Agosto

13,7

0,84

1 317

0,75

290

1 607

2 008

17,6

20

0,615

Settembre

11,5

0,87

1 183

0,66

328

1 511

1 889

16,6

20

0,601

Ottobre

9,0

0,89

1 017

0,56

387

1 404

1 755

15,5

20

0,587

Novembre

5,0

0,91

788

0,40

542

1 330

1 662

14,6

20

0,641

Dicembre

3,5

0,92

719

0,34

637

1 356

1 695

14,9

20

0,692

Nota

G = 0,4 kg/h, V = 250 m3.

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C ESEMPI DI CALCOLO DELLA CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

C.1

Condizioni ambientali Nel prospetto 1 sono riportate le condizioni interne ed esterne utilizzate nei due esempi riportati in C.2 e C.3. prospetto

C.1

Condizioni interne ed esterne utilizzate per i calcoli Mese

C.2

Interno

Esterno

θI °C

ϕi

θe °C

ϕe

Gennaio

20

0,57

10

0,83

Febbraio

20

0,57

5

0,88

Marzo

20

0,59

1

0,88

Aprile

20

0,57

-1

0,85

Maggio

20

0,58

0

0,84

Giugno

20

0,54

4

0,78

Luglio

20

0,51

9

0,72

Agosto

20

0,51

14

0,68

Settembre

20

0,50

18

0,69

Ottobre

20

0,56

19

0,73

Novembre

20

0,52

19

0,75

Dicembre

20

0,56

15

0,79

Esempio 1: Componente edilizio con condensazione in un solo piano di interfaccia In questo esempio viene analizzato un tetto piano con uno strato di copertura impermeabile sullo strato isolante, illustrato in figura C.1, utilizzando le condizioni climatiche interne ed esterne del prospetto C.1 e le proprietà dei materiali indicate nel prospetto C.2.

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figura

C.1

Proprietà dei materiali per il tetto piano dell’esempio 1 Legenda 1 Aria esterna 2 Strato impermeabile 0,01 m 3 Isolante 0,01 m 4 Barriera al vapore 5 Rivestimento di finitura superficiale 0,012 m 6 Aria interna

prospetto

C.2

Proprietà dei materiali per tetto piano d m Resistenza esterna

R m2·K/W

µ

sd m

0,04

Strato impermeabile

0,010

0,05

500 000

5 000

Isolante

0,100

3

150

15

Barriera al vapore Finitura superficiale Resistenza interna Nota

1 000 0,012

0,075

10

0,12

0,13

Le proprietà dei materiali indicate negli esempi si riferiscono a tipologie generiche e non a materiali specifici. Vengono analizzate le tre interfacce corrispondenti alle intersezioni tra gli strati di materiale riportati in figura C.1. All’inizio dei calcoli si assume che la quantità di umidità accumulata Ma in tutte le tre interfacce sia nulla. Utilizzando le condizioni climatiche interne ed esterne nel prospetto C.1, si determina che Ottobre è il mese di partenza, come descritto in 6.4.3, 6.4.4 e 6.4.5, con la pressione di vapore che supera la pressione di saturazione in corrispondenza dell’interfaccia 1, l’interfaccia tra l’isolante e lo strato impermeabile. Il flusso specifico di vapore condensazione gc è valutato con l’equazione (22). Questo fornisce la massa di umidità per unità di superficie accumulata Ma, alla fine di Ottobre, riportata nella parte sinistra del prospetto C.3. Questa procedura viene quindi ripetuta utilizzando le condizioni ambientali per ogni mese dal prospetto C.1. Non risulta condensazione nelle interfacce 2 e 3 in nessun mese. Come mostrato nel prospetto C.3, la quantità di condensa nell'interfaccia 1 raggiunge il massimo nel mese più freddo di Gennaio e diminuisce fino a zero in Marzo.

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prospetto

C.3

Flusso specifico di vapore condensato mensilmente e quantità accumulata all'interfaccia 1 Mese

Con barriera al vapore

Senza barriera al vapore

gc kg/m2

Ma kg/m2

gc kg/m2

Ma kg/m2

Ottobre

0,000 02

0,000 02

0,002 88

0,002 88

Novembre

0,000 21

0,000 23

0,014 90

0,017 78

Dicembre

0,000 36

0,000 58

0,024 70

0,042 48

Gennaio

0,000 38

0,000 96

0,026 21

0,068 69

Febbraio

0,000 33

0,001 29

0,023 04

0,091 73

Marzo

0,000 20

0,001 50

0,014 99

0,106 72

Aprile

-0,000 03

0,001 47

0,000 68

0,107 40

Maggio

-0,000 28

0,001 19

-0,015 04

0,092 36

Giugno

-0,000 53

0,000 66

-0,030 97

0,061 39

Luglio

-0,000 53

0,000 13

-0,031 64

0,029 75

Agosto

-0,000 58

0

-0,034 94

0

0

0

0

0

Settembre

Da Aprile in poi la quantità di condensa diventa negativa, cioè si verifica l’evaporazione, come specificato in 6.4.6 e l’accumulo di condensa diminuisce fino ad essere approssimativamente zero in Luglio. Durante Agosto la condensa accumulata rimanente evapora completamente e si porta a zero. Se la barriera al vapore viene eliminata, vedere parte destra del prospetto C.3, la condensazione comincia di nuovo in Ottobre e si rimane fino ad Agosto, ma la quantità di condensa per ciascun mese e la quantità totale accumulata risultano molto maggiori rispetto al caso in cui la barriera è presente.

C.3

Esempio 2: Componente edilizio con condensazione in due interfacce In questo esempio è analizzato un muro di mattoni con isolante interno che presenta uno strato esterno isolato, aggiunto per eliminare, per esempio, il problema della penetrazione della pioggia, indicato in figura C.2, utilizzando le proprietà dei materiali riportate nel prospetto C.4 e le condizioni climatiche esterne ed interne riportate nel prospetto C.1.

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figura

C.2

Materiali della parete esterna dell’esempio 2 Legenda 1 Aria esterna 2 Rivestimento superficiale esterno 0,01 m 3 Isolante 0,08 m 4 Muratura 0,15 m 5 Isolante 0,08 m 6 Rivestimento superficiale interno 0,01 m 7 Aria interna

prospetto

C.4

Proprietà dei materiali per parete isolata d m Resistenza esterna

R m2·K/W

µ

sd m

0,04

Rivestimento superficiale esterno

0,010

0,01

100

1,00

Isolante

0,080

2,5

2,0

0,16

Muratura

0,130

0,6

22,0

2,86

Isolante

0,080

2,5

2,0

0,16

Rivestimento superficiale interno

0,010

0,05

10

0,10

Resistenza interna

0,13

Sono analizzate le quattro interfacce alle intersezioni tra gli strati di materiale riportati in figura C.2. All’inizio dei calcoli si assume che la quantità di condensa accumulata Ma nelle quattro interfacce sia zero. Sulla base delle condizioni climatiche nel prospetto C.1, si determina nel Novembre è il mese di partenza come descritto in 6.4.3, 6.4.4 e 6.4.5, con la pressione parziale del vapore che supera quella di saturazione nell’interfaccia 1 di separazione tra il rivestimento superficiale esterno e lo strato isolante esterno. Il flusso specifico di vapore condensato gc nel mese è valutato con l’equazione (22). Questo fornisce la massa di vapore per unità di superficie accumulata Ma, alla fine di Novembre, riportata nel prospetto C.5.

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La situazione persiste in Dicembre, con accumulo ulteriore di condensa all’interfaccia 1. In Gennaio, tuttavia, la condensazione inizia anche nell'interfaccia 3, tra muratura e lo strato isolante più interno. Le quantità di vapore condensate per unità di superficie in entrambe le interfacce sono valutate secondo le equazioni (23) e (24). In corrispondenza dell’interfaccia 3 il fenomeno continua in Febbraio, ma in Marzo tutta l’acqua condensata si asciuga. All’interfaccia 1 si accumula condensa fino a Marzo ma in Aprile inizia l’evaporazione che termina in Maggio con una completa asciugatura. prospetto

C.5

Flusso specifico di vapore condensato mensilmente e quantità di condensa accumulata nella parete isolata Mese

Interfaccia 1

Interfaccia 2

gc kg/m2

Ma kg/m2

gc kg/m2

Ma kg/m2

Novembre

0,013

0,013

0

0

Dicembre

0,070

0,084

0

0

Gennaio

0,071

0,155

0,036

0,036

Febbraio

0,058

0,212

0,004

0,039

Marzo

0,014

0,226

-0,527

0

Aprile

-0,164

0,062

0

0

Maggio

-0,344

0

0

0

Giugno

0

0

0

0

Luglio

0

0

0

0

Agosto

0

0

0

0

Settembre

0

0

0

0

Ottobre

0

0

0

0

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D STIMA DEL RISCHIO DI CONDENSAZIONE SUI TELAI DELLE FINESTRE La condensazione sulla superficie interna dei telai delle finestre può costituire un inconveniente se l’acqua scende fino alle zone adiacenti decorate, ma, soprattutto, questo fenomeno può provocare corrosione in telai metallici o deterioramento di quelli in legno, penetrando nelle fessure, per esempio tra il vetro e il telaio. La crescita di muffe rappresenta raramente un problema sui telai delle finestre, a causa della loro finitura superficiale impermeabile. Perciò il valore massimo accettabile dell’umidità relativa in corrispondenza della superficie del telaio è ϕs = 1. Questo valore viene utilizzato nella procedura di calcolo della temperatura superficiale minima accettabile θsi,min del telaio, specificata in 5.4. A causa della forma complessa e della varietà di materiali utilizzati per i telai delle finestre e l’interazione tra vetro, telaio e muro circostante, i flussi termici e le temperature superficiali non possono essere in genere valutati secondo semplici metodi monodimensionali. È necessario quindi porre attenzione a mettere in relazione la minima temperatura superficiale accettabile sul telaio con le temperature esterna e interna. Calcoli con metodi agli elementi finiti in due o, se necessario, tre dimensioni per il sistema finestra completo, compreso il vetro, forniscono temperature superficiali che possono essere rapportate a qualsiasi combinazione di temperature intere ed esterne. I calcoli effettuati con un isolante, come polistirene espanso, al posto del vetro, per ottenere una trasmittanza equivalente del telaio, non forniscono temperature superficiali accurate. Precisazioni sui metodi di calcolo appropriati sono fornite nella ISO 10077-22) "Thermal performance of windows, doors and shutters - Calculation of thermal transmittance Numerical method for frames". Sono stati sviluppati diversi metodi di calcolo semplificati per permettere il calcolo di valori realistici della trasmittanza termica di finestre complete, considerando flussi termici multidimensionali attraverso il telaio e lo spazio tra le lastre di vetri doppi. Sebbene questi forniscano un valore accurato del flusso termico, le temperature superficiali sono affette da errori significativi e non dovrebbero essere utilizzate per stimare il rischio di condensazione.

2)

Da pubblicare.

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APPENDICE (informativa) E.1

E RELAZIONI TRA IL TRASPORTO DI UMIDITÀ E LA PRESSIONE PARZIALE DEL VAPORE Trasporto del vapore Le equazioni da (E.1) a (E.4) possono essere utilizzate per il calcolo della diffusione del vapore, purché siano utilizzate le relative proprietà fisiche dei materiali:

E.2

∆p ∆p g = δ p ------- = ------d Zp

(E.1)

δ ∆p ∆p g = ----0- ------- = δ 0 ------µ d sd

(E.2)

∆ν ∆ν g = δ v ------- = ------d Zv

(E.3)

D ∆ν ∆ν g = ------0- ------- = D 0 ------µ d sd

(E.4)

Pressione parziale di vapore e umidità volumica La pressione del vapore e l’umidità volumica sono legate dalla seguente equazione (E.5):

p = ν Rv T

(E.5)

dove:

Rv

è la costante dei gas per il vapore acqueo = 462 Pa·m3/(K·kg);

T

è la temperatura assoluta in Kelvin.

La differenza tra pressione parziale del vapore interna ed esterna ∆p è calcolata come:

G ∆ p = ∆ νR v ( T i + T e )/2 = -------- R v ( T i + T e )/2 nV

E.3

(E.6)

Pressione di saturazione del vapore in funzione della temperatura Le seguenti formule empiriche forniscono la pressione di saturazione del vapore in funzione della temperatura:

p sat = 610,5 e p sat = 610,5 e

17,269 θ -----------------------237,3 + θ 21,875 θ -----------------------265,5 + θ

per θ ≥ 0 °C

(E.7)

per θ < 0 °C

(E.8)

Queste possono essere invertite per permettere il calcolo della temperatura corrispondente ad una data pressione di saturazione del vapore.

p sat 237,3 log e⎛ ---------------⎞ ⎝ 610,5⎠ θ = -------------------------------------------------------p sat 17,269 – log e⎛ ---------------⎞ ⎝ 610,5⎠

per psat ≥ 610,5 Pa

(E.9)

p sat 265,5 log e⎛ ---------------⎞ ⎝ 610,5⎠ θ = -------------------------------------------------------p sat 21,875 – log e⎛ ---------------⎞ ⎝ 610,5⎠

per psat < 610,5 Pa

(E.10)

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prospetto

E.1

Pressione di saturazione del vapore e umidità volumica θ °C

psat Pa

vsat kg/m3

θ °C

psat Pa

vsat kg/m3

-20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

103 113 124 137 150 165 181 198 217 237 259 283 309 338 368 401 437 475 517 562 611 656 705 757 813 872 935 1 001 1 072 1 147 1 227

0,000 88 0,000 96 0,001 05 0,001 15 0,001 26 0,001 38 0,001 51 0,001 65 0,001 80 0,001 96 0,002 13 0,002 32 0,002 52 0,002 74 0,002 98 0,003 24 0,003 51 0,003 81 0,004 13 0,004 47 0,004 84 0,005 18 0,005 55 0,005 93 0,006 34 0,006 78 0,007 24 0,007 73 0,008 25 0,008 80 0,009 38

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

1 312 1 402 1 497 1 598 1 704 1 817 1 937 2 063 2 196 2 337 2 486 2 642 2 808 2 982 3 166 3 359 3 563 3 778 4 003 4 241 4 490 4 752 5 027 5 316 5 619 5 937 6 271 6 621 6 987 7 371

0,009 99 0,010 64 0,011 32 0,012 04 0,012 80 0,013 60 0,014 44 0,015 33 0,016 26 0,017 25 0,018 28 0,019 37 0,020 51 0,021 71 0,022 97 0,024 30 0,025 68 0,027 14 0,028 66 0,030 26 0,031 94 0,033 69 0,035 52 0,037 44 0,039 45 0,041 55 0,043 74 0,046 03 0,048 43 0,050 92

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F METODI DI CALCOLO PIÙ AVANZATI

F.1

Modelli computerizzati Recentemente sono stati sviluppati una serie di modelli di calcolo per l’elaborazione di calcoli più avanzati. Ci si può attendere che tali modelli possano assicurare una maggiore accuratezza rispetto a quelli descritti nella presente norma. Un problema tuttavia è costituito dal fatto che dati di ingresso, come le proprietà fisiche dei materiali e le condizioni climatiche, spesso non sono sufficientemente noti. I modelli computerizzati sono basati spesso sulle differenze finite con passi temporali dell’ordine di minuti o di ore e con distanze tra i punti dell’ordine di centimetri. Essi possono trattare in genere il trasporto del vapore sia in fase liquida sia in fase vapore e l’assorbimento del vapore nei materiali non-igroscopici. La maggior parte dei modelli permettono di considerare le proprietà dei materiali in funzione, per esempio, del contenuto di umidità o della temperatura. I dati climatici esterni e interni sono forniti come valori orari o funzioni matematiche. Alcuni modelli trattano effetti accoppiati di trasmissione del calore e del vapore, altri calcolano indipendentemente il campo di temperatura e di umidità.

F.2

Metodi di tipo Glaser che considerano la redistribuzione dell’umidità in fase liquida Il metodo indicato nella presente norma assume che la condensazione del vapore che si verifica all’interfaccia tra strati di materiale rimanga in quell'interfaccia. Nella pratica la condensa può migrare negli strati adiacenti all’interfaccia. L’entità di tale migrazione dell’umidità può essere stimata sulla base del contenuto critico di umidità del materiale wcr che rappresenta il contenuto di umidità oltre il quale ha inizio il trasporto di acqua in fase liquida; sotto wcr si assume che avvenga trasporto di umidità solo in fase vapore. Valori tipici di wcr per alcuni materiali edilizi sono riportati nel prospetto F.1. prospetto

F.1

Tipici valori del contenuto critico di umidità Materiale

Calcestruzzo autoclavato aerato Mattone

Contenuto critico di umidità wcr kg/m3 120 60 - 130

Malta cementizia

180

Calcestruzzo

125

Mattone di sabbia calcarea

80 - 110

Quando una certa quantità di acqua Ma è aggiunta alla superficie di uno strato di materiale, lo spessore dw interessato alla distribuzione di umidità è calcolato come:

M d w = -------aw cr La normale procedura di calcolo di Glaser viene quindi sviluppata con un valore dell’umidità relativa pari a 1,0 (p = psat) nella zona di spessore dw.

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APPENDICE (normativa)

ZA RIFERIMENTI NORMATIVI ALLE PUBBLICAZIONI INTERNAZIONALI E PUBBLICAZIONI EUROPEE CORRISPONDENTI La presente norma europea rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e vengono di seguito elencati. Per quanto riguarda i riferimenti datati, successive modifiche o revisioni apportate a dette pubblicazioni valgono unicamente se introdotte nella presente norma europea come aggiornamento o revisione. Per i riferimenti non datati vale l’ultima edizione della pubblicazione alla quale si fa riferimento (compresi gli aggiornamenti).1)

Pubblicazione

Anno

Titolo

EN

Anno

Titolo

ISO 6946

-

Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method

EN ISO 6946

-

Building components and building elements - Thermal resistance and thermal transmittance - Calculation method

ISO 9346

-

Thermal insulation - Mass transfer Physical quantities and definitions

EN ISO 9346

-

Thermal insulation - Mass transfer Physical quantities and definitions

ISO 10211-1

-

Thermal bridges in building construction - Calculation of heat flows and surface temperatures - General methods

EN ISO 10211-1

-

Thermal bridges in building construction - Calculation of heat flows and surface temperatures - General methods

ISO 10456

-

Building materials and products Procedures for determining declared and design thermal values

EN ISO 10456

-

Building materials and products Procedures for determining declared and design thermal values

ISO 12572

-

Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of water vapour transmission properties

EN ISO 12572

-

Hygrothermal performance of building materials and products - Determination of water vapour transmission properties

ISO 15927-11)

-

Hygrothermal performance of buildings - Calculation and presentation of climatic data - Monthly means of single meteorological elements

EN ISO 15927-11)

-

Hygrothermal performance of buildings - Calculation and presentation of climatic data - Monthly means of single meteorological elements

1)

Da pubblicare.

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ZB RIFERIMENTI INFORMATIVI ALLE PUBBLICAZIONI INTERNAZIONALI E PUBBLICAZIONI EUROPEE CORRISPONDENTI La presente norma europea rimanda, mediante riferimenti datati e non, a disposizioni contenute in altre pubblicazioni. Tali riferimenti normativi sono citati nei punti appropriati del testo e vengono di seguito elencati.1)

Pubblicazione ISO 10077-2

ISO 10211-2

1)

Anno

Titolo

EN 1)

-

Thermal performance of windows, doors and shutters - Calculation of thermal transmittance - Numerical method for frames

EN ISO 10077-2

-

Thermal bridges in building construction - Calculation of heat flows and surface temperatures - Linear thermal bridges

EN ISO 10211-2

1)

Anno

Titolo

-

Thermal performance of windows, doors and shutters - Calculation of thermal transmittance - Numerical method for frames

-

Thermal bridges in building construction - Calculation of heat flows and surface temperatures - Linear thermal bridges

Da pubblicare.

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APPENDICE NAZIONALE (normativa)

NA.1 NA.1.1

NA DATI DA ASSUMERSI NEI CALCOLI E INDICAZIONI UTILI PER L’APPLICAZIONE DELLE VERIFICHE

Dati da assumersi nei calcoli Dati climatici delle località Per le condizioni climatiche esterne richieste al punto 4.2 della presente norma si adottano i valori riportati nella UNI 10349. In caso di disponibilità di più accurate e specifiche informazioni, possono essere utilizzati dati climatici medi mensili locali (mediati su base temporale di almeno 20 anni).

NA.1.2

Temperatura interna degli ambienti Per edifici destinati ad abitazione e simili, in assenza di più specifiche informazioni, si adottano i seguenti valori di temperatura interna: ϑi = 20 °C nei mesi in cui è in funzione l'impianto di riscaldamento; ϑi = 18 °C nei mesi in cui l'impianto di riscaldamento non è in funzione, ma la temperatura esterna media mensile è < 18 °C; ϑi = ϑe nei mesi in cui la temperatura esterna media mensile è ≥ 18 °C. Per edifici destinati ad altri utilizzi la temperatura interna deve essere valutata caso per caso, coerentemente con le condizioni d'uso prevedibili o accertabili.

NA.1.3

Rinnovo dell'aria In assenza di più specifiche informazioni, per edifici adibiti ad abitazione, privi di sistema di ventilazione meccanica, può essere inizialmente utilizzata l’espressione seguente:

n = 0,2 + 0,04 ϑ e (h-1) dove: ϑe è la temperatura esterna media mensile secondo la UNI 10349; per ϑe ≤ 0 si assuma n = 0,2. Il necessario rinnovo d'aria deve essere tuttavia determinato in funzione delle condizioni interne assunte, al fine di prevenire la formazione di condensa superficiale o interstiziale. Per edifici destinati ad altri utilizzi il rinnovo d'aria dovrà essere valutato caso per caso in funzione della presenza di impianti meccanici di ventilazione o delle specifiche necessità correlate all'utilizzo degli edifici stessi. La relazione riportata, da utilizzarsi in prima verifica, fornisce il valore minimo di rinnovo dell'aria riscontrabile in edifici adibiti ad abitazione, completamente privi di sistemi di ventilazione. Detto valore costituisce una iniziale e prudenziale stima della ventilazione ai fini delle verifiche di cui alla presente norma e non un valore ottimale della stessa, che deve invece essere determinato nel rispetto delle condizioni di igiene e salubrità regolamentate e normate dalle disposizioni vigenti. La relazione suddetta è composta da due termini, il primo dei quali tiene conto della ventilazione comunque generata da infiltrazioni attraverso i serramenti e dai normali flussi d'aria prodotti dall'utilizzo comune degli ambienti, il secondo termine tiene conto di una ventilazione aggiuntiva, dovuta al comportamento dell'utenza (apertura di finestre e porte esterne) in funzione delle condizioni climatiche esterne. Se il rinnovo d'aria così valutato e/o fRsi (soprattutto sui ponti termici) non risultano sufficienti, si rende necessario progettare un sistema di ventilazione che garantisca un rinnovo di aria adeguato. Tale sistema può essere: a ventilazione naturale (per esempio per tiraggio naturale di un camino di esalazione); a ventilazione naturale asservita (per esempio con sistemi di controllo delle aperture verso l’esterno); a ventilazione meccanica controllata (per esempio con sistemi di estrazione meccanica dotati di controllo delle portate di estrazione e di reintegro). È comunque necessario un adeguato controllo del tasso di ventilazione, anche al fine di contenere i consumi energetici.

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NA.1.4

Produzione di vapore interna In riferimento all’appendice A, in assenza di più specifiche informazioni, per edifici ad uso abitativo, si adottino i valori di ∆ν riportati nel grafico della figura A.1 con riferimento alla spezzata che divide le zone di classe 3, produzione "media" e di classe 4, produzione "alta" (∆ν = 0,006 per θe ≤ 0 °C, ∆ν = 0 per θe = 20 °C).

NA.1.5

Quantità limite di condensa ammissibile alla fine del periodo di condensazione In assenza di più specifiche informazioni, la quantità ammissibile di condensa presente in un elemento alla fine del periodo di condensazione è riportata nel prospetto seguente. In ogni caso la quantità di condensa non può superare 500 g/m2. Tutta la condensa formatasi all’interno di un elemento al termine del periodo di riscaldamento dovrà sempre evaporare prima dell’inizio della successiva stagione di riscaldamento. prospetto

Quantità limite di condensa ammissibile alla fine del periodo di condensazione Densità [kg/m3]

Qamm [g/m2]

Laterizi

600 - 2 000

≤ 500

Calcestruzzi

400 - 2 400

≤ 500

500 - 800

≤ 30 ρ d

600 - 2 000

≤ 30 ρ d

Fibre di natura organica: con collanti resistenti all’acqua con collanti non resistenti all’acqua

300 - 700 300 - 700

≤ 20 ρ d ≤ 5ρd

Fibre minerali

10 - 150

≤ 5 000 ρ d [λ/(1 - 1,7 λ)]

Materie plastiche cellulari

10 - 80

≤ 5 000 ρ d [λ/(1 - 1,7 λ)]

Materiale

Legnami e derivati Intonaci e malte

Nota

d è espresso in [m] e ρ in [kg/m3].

NA.2

Indicazioni utili per l’applicazione delle verifiche

NA.2.1

Caratteristiche del componente edilizio Qualora non risulti possibile soddisfare le condizioni previste dalla presente norma mediante l’incremento del rinnovo di aria, si rende necessaria la revisione del componente edilizio in esame, al fine di modificarne opportunamente le caratteristiche termiche e/o di resistenza al vapore. Il criterio da adottarsi deve essere quello di ridurre il più possibile i percorsi preferenziali del flusso termico, sia interponendo materiali isolanti di rivestimento, sia mediante un più opportuno disegno delle zone di accoppiamento. In particolare, se la parete corrente comprende uno strato di materiale isolante, sarà opportuno cercare di mantenere la continuità di tale strato, anche in corrispondenza ai nodi strutturali. Ove ciò non fosse possibile, nel disegno delle zone di accoppiamento si dovrà cercare di incrementare la lunghezza del percorso del flusso termico, in modo da aumentare così la resistenza al suo passaggio. A tale proposito non si possono tuttavia fornire indicazioni precise, valide in ogni caso particolare: si riporta solo il caso (figura NA.1) di una struttura, esemplificando alcuni criteri generali di intervento. Il ponte termico rappresentato in figura viene corretto nell’intervento di tipo a) mantenendo la continuità dell’isolamento termico dell’involucro edilizio (isolamento sull’esterno); nel caso b) (isolamento termico sull’interno) viene invece considerato un più opportuno disegno della zona di accoppiamento per incrementare la lunghezza del percorso del flusso termico.

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figura

NA.1

NA.2.2

Esempio di correzione di ponte termico

Criteri di intervento per modificare strutture risultate non idonee nella valutazione della condensa interstiziale Qualora la struttura in esame non risulti idonea secondo i criteri presentati, è necessario prendere provvedimenti con l'adozione di una o più delle seguenti linee di intervento. a) In generale occorre tenere presente che un migliore comportamento igrometrico della struttura può essere ottenuto intervenendo sulla disposizione degli strati secondo i seguenti criteri: - disposizione, verso il lato esterno degli strati caratterizzati da maggiore resistenza termica R ; - disposizione, verso il lato interno degli strati caratterizzati da maggiore resistenza alla diffusione Zp. In figura NA.2 è rappresentato a titolo di esempio un confronto tra due pareti bistrato. Nella figura NA.2a lo strato B è posto sul lato interno e lo strato A su quello esterno; viceversa nella figura NA.2b. Appare evidente come sia più favorevole il comportamento della struttura in cui resistenza termica maggiore (strato B) è posta sul lato esterno e la resistenza alla diffusione maggiore (strato A) sul lato interno (figura NA.2b). Tale intervento tuttavia non risulta sempre possibile: per esempio una copertura piana deve inevitabilmente presentare uno strato di impermeabilizzazione (Zp elevato) sul lato esterno. figura

NA.2a

Confronto Ps, Pv per parete bistrato

figura

NA.2b

Confronto Ps, Pv per parete bistrato

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b)

figura

NA.3

Si può osservare che è sempre possibile evitare la formazione di condensa, impedendo al vapore di diffondere nella struttura, mediante l'inserimento sul lato interno di uno strato di materiale di notevole resistenza alla diffusione (barriera al vapore). Nella figura NA.3 è rappresentato l'effetto dell'inserimento di uno strato barriera (C) in una parete.

Effetto per inserimento di una barriera al vapore sull’andamento di Pv , Ps

È opportuno precisare che l'adozione di barriera al vapore deve essere sempre valutata con molta cautela, in quanto con la sua presenza spesso si possono verificare inconvenienti, tra i quali per esempio: -

si può verificare una riduzione dell'asciugamento estivo;

-

nelle strutture con impermeabilizzazione sul lato esterno rispetto all’isolante l’eventuale umidità presente all’atto della costruzione (getti in opera) non ha più la possibilità di essere smaltita;

-

la barriera può perdere con il tempo le sue caratteristiche.

In genere se la quantità di condensa formatasi risulta ammissibile, per una ulteriore riduzione, è sconsigliabile porre in opera uno strato barriera al vapore; è auspicabile invece una più accurata progettazione dell’involucro edilizio. Nelle strutture, e in particolare nelle coperture, quando è presente uno strato di impermeabilizzazione sul lato esterno rispetto all’isolante, nel caso si adotti una barriera al vapore, è buona norma che essa garantisca una resistenza al passaggio del vapore superiore di almeno 5-7 volte il corrispondente valore della membrana impermeabile. La resistenza termica degli strati sottostanti la barriera al vapore non dovrebbe superare il 20% della resistenza termica globale. c)

figura

NA.4

Al fine di aumentare la possibilità di smaltimento dell'acqua condensata è anche possibile prevedere un'opportuna ventilazione con aria esterna della zona interessata alla condensazione (vedere figura NA.4).

Esempio di parete ventilata Legenda 1 Aria di ventilazione

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UNI Ente Nazionale Italiano di Unificazione Via Battistotti Sassi, 11B 20133 Milano, Italia

La pubblicazione della presente norma avviene con la partecipazione volontaria dei Soci, dell’Industria e dei Ministeri. Riproduzione vietata - Legge 22 aprile 1941 Nº 633 e successivi aggiornamenti.

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