Trasmittanza termica U

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trasmittanza

La trasmittanza termica U è il parametro principale utilizzato per calcolare le dispersioni termiche attraverso l’involucro di un edificio. Ogni qualvolta ci si avvicini ai temi della riqualificazione energetica capita di imbattersi in questo parametro ed è quindi molto importante capire il suo significato. 

Basti pensare agli interventi sull’involucro degli edifici esistenti che presentano percentuali di detrazione e relativo limite di spesa variabili. Ne avevamo parlato in questo articolo.

Principi di trasmissione del calore

La trasmissione del calore avviene attraverso un corpo quando esso è sottoposto ad una differenza di temperatura. L’energia si trasferisce dal punto a temperatura maggiore al punto a temperatura minore e si basa su tre meccanismi fondamentali:

Conduzione

Il calore fluisce da una regione a temperatura maggiore verso una regione a temperatura minore attraverso un solo mezzo (solido, liquido o aeriforme) o attraverso mezzi diversi posti a diretto contatto fisico. Nella conduzione, l’energia si trasmette per contatto diretto tra le molecole, senza che queste si spostino sensibilmente (moto oscillatorio).

Convezione

È il meccanismo di scambio termico caratteristico dei fluidi dove al trasporto del calore per conduzione è associato il trasporto di massa ovvero movimenti di parti di fluido che modificano sostanzialmente lo scambio termico rispetto alla semplice conduzione termica.

Irraggiamento

È l’energia emessa sotto forma di onde elettromagnetiche. La trasmissione del calore per irraggiamento non richiede, al contrario della conduzione e della convezione, la presenza di un mezzo interposto ed avviene alla velocità di propagazione della luce.

Trasmittanza termica: definizione

La trasmittanza termica U si definisce come la quantità di calore che attraversa una superficie unitaria sottoposta ad una differenza di temperatura pari ad un grado Kelvin ed è legata alle caratteristiche del materiale che costituisce la struttura e alle condizioni di scambio termico liminare. L’unità di misura è il W/m2K.

Intuitivamente più basso sarà il valore della trasmittanza minore sarà il flusso di calore che attraversa quel dato elemento.

Come si calcola

Si assume pari all’inverso della sommatoria delle resistenze termiche degli strati che compongono la superficie considerata:

dove

  • Rsi = resistenza superficiale interna
  • R1 +…+Rn = resistenza termica di ciascuno strato
  • Rse = resistenza superficiale esterna

Resistenza termica

La resistenza termica R è definita come il rapporto tra lo spessore s del materiale considerato e la sua conducibilità termica λ:

Resistenza termica superficiale

La resistenza termica superficiale tiene conto degli scambi di calore per convezione e per irraggiamento che avvengono tra la superficie e l’aria interna e tra la superficie e l’aria esterna. Dipendono essenzialmente dal grado di esposizione e dalla finitura superficiale delle superfici.

I valori di resistenza termica superficiale sono normati nella UNI EN ISO 6946 a seconda della direzione del flusso di calore.

ascendenteorizzontalediscendente
Rsi0,100,130,17
Rse0,040,040,04

Conduttività termica

A sua volta la conducibilità (o conduttività) termica, espressa in W/mK, descrive il trasporto di energia, sotto forma di calore, attraverso una superficie unitaria A di spessore unitario d, come risultato di un gradiente di temperatura.

La conduttività termica è, quindi, una proprietà specifica del materiale, usata per caratterizzare il trasporto di calore in regime stazionario e che dipende dalla diffusività termica, dal calore specifico e dalla densità del materiale.

Calcolo della trasmittanza termica di una stratigrafia nota: esempio di calcolo

Supponiamo di dover determinare la trasmittanza termica di una parete che presenta la seguente stratigrafia:

NDESCRIZIONESpessore (mm)Cond. (W/mK)
1Intonaco di gesso e sabbia15,000,800
2Muratura in laterizio80,000,300
3Blocco semipieno200,000,426
4Polistirene espanso100,000,035
5Intonaco plastico per cappotto5,000,300

Calcoliamo le resistenze termiche per ciascuno strato ricordando che:

Ad esempio per il primo strato intonaco di gesso e sabbia abbiamo:

Possiamo agevolmente calcolare le resistenze termiche anche per gli altri strati completando la tabella precedente:

NDESCRIZIONESPESSORE (mm)Cond. (W/mK)R (m2K/W)
Rsi0,13
1Intonaco di gesso e sabbia15,000,8000,019
2Muratura in laterizio80,000,3000,267
3Blocco semipieno200,000,4260,469
4Polistirene espanso100,000,0352,857
5Intonaco plastico per cappotto5,000,3000,017
Rse0,04
SOMMA3,799

Determinata la resistenza termica posso agevolmente calcolare la trasmittanza per la stratigrafia indicata ricordando che:

Valori limite di trasmittanza termica

Le seguenti tabelle riportano i valori delle trasmittanze di riferimento delle strutture da utilizzare nel calcolo degli indici di prestazione energetica limite, divise per data di entrata in vigore. Nel secondo gruppo l’entrata in vigore è il 1° gennaio 2019 per gli edifici pubblici e il 1° gennaio 2021 per tutti gli altri edifici.

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