L’energia termica, cioè il calore, fluisce da un ambiente ad un altro in tre modi fondamentali: conduzione, convezione, irraggiamento.
La conduzione è la propagazione del calore attraverso le molecole che compongono i corpi solidi;
La convezione riguarda principalmente i gas, ed è lo spostamento di calore conseguenze allo spostamento della massa del gas stesso.
L’irraggiamento è la trasmissione di calore per mezzo di onde elettromagnetiche, e non necessita di alcun mezzo materiale. La quantità di energia irradiata è proporzionale alla temperatura del corpo irradiante e alla sua natura fisica
Il senso della trasmissione è dall’ambiente a temperatura maggiore verso quello a temperatura inferiore. La potenza calorica che attraversa il divisorio tra due ambienti è proporzionale alla differenza di temperaturatra i due ambienti, alla superfice del divisorio, al suo spessore, e al suo coefficiente di conduttanza termica (la capacità di trasferire il calore).
Se il calore trasmesso all’esterno non è ripristinato, la temperatura dell’ambiente si abbassa fino al valore dell’esterno. Quindi per mantenerla costante occorre produrre il calore che si trasmette attraverso le pareti. E’ allora evidente la convenienza di avere una trasmissione del calore più bassa possibile.
| IL RISANAMENTO ENERGETICO IN 3 PASSI | |
|---|---|
| 1 - Ridurre le dispersioni | Attraverso soluzioni specifiche e materiali idonei. |
| 2 - Migliorare l'efficienza | Attraverso una migliore progettazione e realizzazione. |
| 3 - Ottimizzare la gestione | Attraverso l'impiego intelligente delle risorse. |
Calcolare lo spreco in modo approssimativo è relativamente semplice. Potrebbe, addirittura, anche effettuarsi una stima ad occhio relativamente attendibile, già solo considerando materiali, tecnologie e tecniche utilizzate.
Il primo passo consiste nel determinare quanta energia termica disperde la propria casa.
Un modo empirico e puramente indicativo sarebbe semplicemente il controllare la bolletta. Ma questa è anche influenzata dai fattori Efficienza (tipo di impianto e sue caratteristiche) e Gestione (temperatura impostata e durata giornaliera di accensione).
Altro modo, più indicato durante la stagione invernale, sarebbe quello di misurare la temperatura la sera prima di spegnere il riscaldamento e misurarla al mattino controllando quanti gradi di differenza esistono tra queste 2 temperature. Questa misura è invece influenzata dalla temperatura esterna (più è alta la differenza tra interno ed esterno e più accelera la dispersione di calore), dall’inerzia termica dell’ambiente (vedere la sezione coibentazione dove si parla di Volano Termico).
Per chi vuole scendere nel dettaglio e quantificare con precisione entità e modalità dello spreco attribuibili alla coibentazione e definire modi e campi di intervento, occorre fare riferimento a quanto riportato qui sotto. Nel campo di vecchie costruzioni può essere difficile risalire ai materiali utilizzati ma, soprattutto, se l’isolamento è presente nell’ intercapedine occorrerebbe essere sicuri che questo sia in un’applicazione continua e che non presenti ponti termici interni coesistenti con intercapedini di ampie dimensioni.
Per calcolare la dispersione con esattezza occorre eseguire una serie di calcoli complessi, e vi sono anche software dedicati allo scopo.
Per un calcolo di massima che dia indicazioni concrete, più che cifre estremamente precise, su come si comporta un certo ambiente in termini di dispersione si può procedere come qui sotto indicato (l’ approssimazione sta nel non avere a disposizione tutti i dati specifici necessari).
1) Moltiplicare l’area delle varie superfici per il coefficiente di conduttanza termica (è riferito a spessori di 1 metro, va quindi diviso per lo spessore effettivo in metri). Quello che si ottiene indica quanta energia termica viene dispersa in totale per ogni grado di differenza tra interno ed esterno.
Esempio 1: Ho un pannello spesso 0,05 metri (5 cm) di Polistirene espanso sinterizzato con “lamba”= 0,03 che misura 2 x 1 metri (2 mq).
Quindi: 0,03 / 0,05 = 0,6 W/m °K(dispersione per ogni mq).
0,6 W/m °K x 2 mq = 1,20 W/m °K.
Ogni grado di differenza di temperatura verranno cioè dispersi 1,2 W.
Esempio 2: Ho un muro spesso 0,1 metri (10 cm) in in blocchi con argilla espansa (“lambda”= 0,18) che misura 2 x 1 metri (2 mq).
Quindi: 0,18 / 0,10 = 1,8 W/m °K (dispersione per ogni mq).
1,8 W/m °K x 2 mq = 3,6 W °K (dispersione per tutta la superfice)
Ogni grado di differenza di temperatura verranno cioè dispersi 3,6 W.
2) Moltiplicare il risultato ottenuto per la differenza di temperatura tra ambiente esterno ed interno. A tal fine si considera normalmente una temperatura media stagionale. A Roma, per esempio, la temperatura media stagionale per il periodo freddo è di circa 10° centigradi (Questa media deriva dal fatto che, oltre alla differenza tra giorno e notte, ci sono giornate fredde e giornate con temperature più miti).
Esempio: nel caso di cui sopra la dispersione, con una temperatura di 10 ° sarà quindi: 10°C x 1,2 W = 12 Watt.
3) Moltiplicare il risultato ottenuto nel punto 2 per il numero di ore che si vuole considerare, quindi 24 per un giorno (o, meglio, per 24(ore) x 30(giorni) x 5(mesi) per avere la dispersione media stagionale).
Termografia della dispersione termica
Il problema è ora stabilire, per una parete composta da materiali diversi, quale è la dispersione. Il metodo più semplice è quello di fare il reciproco di tutte le conduttanze per convertirle in resistenze, (dividendo 1 per il coefficiente “lambda”). Fatto questo si potranno semplicemente sommare le varie resistenze tra di loro. Dividere nuovamente 1 per ottenere la conduttanza totale.
Esempio: parete composta da 5 cm di polistirene espanso sinterizzato (“lamda” = 0,03) e da un muro di 10 cm in blocchi con argilla espansa (“lambda”= 0,18).
Attualizzando il “lambda” per gli spessori, inferiori al metro, si otterrànno conduttanze di 0,6 per il polistirene e 1,8 per il muro.
Le resistenze saranno: 1 / 0,6 = 1,667 per il Polistirene e: 1/1,8 = 0,555 per i blocchi con argilla. La somma sarà 1,667 + 0,555 = 2,217 che trasformata di nuovo in conduttanza attraverso il reciproco sarà: 1 / 2,217 = 0,45 W/m °K (dispersione per ogni mq). Calcolando un muro di 2 mq la dispersione totale sarà di 0,9 W/m °K.
Con questi valori, ad esempio, con una differenza di temperatura di 20°C tra interno ed esterno, tale parete disperderà 18 W ogni ora.
Il secondo passo consiste nel calcolare il costo in base all’efficienza del sistema di produzione calore (o climatizzazione) utilizzato.
Qui le variabili da considerare rendono un poco più complesso il calcolo. Si possono tuttavia stabilire dei punti fermi:
– All’interno di sistemi simili il rendimento cambia a seconda del modello e della tipologia utilizzata (ad esempio una moderna caldaia a condensazione ha un’efficienza superiore ad una caldaia standard, purché venga fatta funzionare a bassa temperatura, cosa che spesso non accade!).
– I sistemi a pompa di calore, soprattutto se utilizzati a temperature medie non troppo basse (in genere superiori ai 5°C), hanno un rendimento sensibilmente superiore ai sistemi basati sulla “combustione” (il sistema più antico del mondo!).
Per questo si rimanda al documento sul paragone tra pompa di calore e caldaia a metano, nella sezione “soluzioni possibili”.
Qui di seguito sono riportati alcuni coefficienti medi di conduttanza termica “λ” (lambda), espressi in W/m-K . Tale espressione indica la dispersione in Watt al Metro quadrato, per ogni grado di differenza di temperatura, per una lastra di materiale dello spessore di 1 metro. Se lo spessore è inferiore, aumentare in accordo il valore “λ” (esempio 10 cm sono 0,1m: dividere il coefficiente per 0,1). Anche tra materiali identici i valori cambiano a seconda del lotto di produzione, dell’invecchiamento, e altro.
Curva della temperatura attraverso l’isolamento
Materiali isolanti:
Cotone = 0,04
Vermiculite espansa = 0,07
Argilla espansa = 0,09
Polietilene espanso in lastre = 0,04
Polistirene estruso in lastre = 0,035
Materassino in lino = 0,04
Lana di vetro = 0,04
Canapa = 0,045
Trucioli di legno = 0,05
Pannelli porosi in fibra di legno = 0,045
Pannelli in lana di legno mineralizzata = 0,09
Pannelli di calcio silicato = 0,06
Fibra di cocco = 0,045
Granuli di sughero = 0,05
Pannelli di sughero espanso = 0,045
Pannelli in fibra minerale = 0,045
Perlite espansa = 0,05
Poliuretano = 0,03
Polistirene espanso sinterizzato = 0,03
Lana di pecora = 0,04
Vetro cellulare = 0,045
Canneto = 0,055
Lana di roccia = 0,04
Paglia = 0,09
Fiocchi o pannelli di cellulosa = 0,04
Gomma = 0,2
Gas (usati nelle vetrocamere, a 20°)
Aria secca = 0.025
Argon = 0.017
Cripto = 0.009
Pannelli da costruzione:
Cartongesso 0,21
Pannelli in fibre di legno porosi = 0,06
Pannelli in fibre di legno duri = 0,15
Pannelli in trucioli in legno con collante 0,16 (mineralizzati = 0,26)
Pannelli in legno compensato = 0,45
Pannelli in fibrocemento = 0,6
Pannelli in lana di legno mineralizzato = 0,09
Pannelli in canna = 0,055
Pannelli in paglia = 0,09
Pannelli in polistirene con cemento = 0,07
Materiali vari
Acciaio = 60
Rame = 380
Alluminio = 200
Vetro = 1,15
Plexiglas = 0,2
Guaine (polietilene, bitume, etc.) = 0,25
Acciaio inossidabile = 13
Legno di conifere (fibra trasversale) = 0,13
Legno di latifoglie = 0,18
Pavimentazione
Massetto tradizionale in cemento = 1,4
Massetto in asfalto = 0,8
Massetto alleggerito con argilla espansa (premiscelato commerciale) = 0,24
Ceramica 1,2
Legno duro = 0,22
Quadretti di sughero = 0,06
Intonaci e malte
Intonaco in cemento = 1,4
Intonaco in calce-cemento= 1
Intonaco plastico per cappotto = 0,9
Intonaco in calce = 0,8
Intonaco di gesso = 0,7
Intonaco termoisolante(con perlite o polistirolo) = 0,09-0,13
Malta termoisolante = 0,28
Materiali da Muratura
Mattoni da costruzione = 0,6-2,5 (a seconda del tipo)
Blocchi con argilla espansa = 0,18
Blocchi cavi con argilla espansa = 0,22
Blocchi cavi con scorie da altoforno, tufo, etc. =0,6
Blocchi cavi con lana di legno mineral. = 0,45
Mattone con Klinker = 1
Mattone pieno = 0,7
Mattone forato = 0,36
Tramezza in laterizio = 0,36
Mattone forato porizzato (Poroton) = 0,25
Blocco “cassero” in laterizio = 0,55
Muratura in pietra = 2,3
Blocchi cellulari autoclavati = 0,1-0,25
Cemento armato = 2,3
Calcestruzzo = 1,6
Solai con travetti e blocchi in laterizio o cemento + caldana = 0,7
Solai a pannelli cavi in cemento armato = 1,2
Materiali isolanti sfusi
Perlite espansa = 0,045
Vermiculite espansa = 0,07
Argilla espansa = 0,09
Sughero granulare espanso = 0,045
Fiocchi di cellulosa = 0,04
Polistirolo espanso sfuso = 0,045
Lana minerale sfusa = 0,045
Segatura di legno = 0,1
Scorie da altoforno = 0,35
Granulato di polistirene legato + cemento = 0,07
Conversioni tra unità di misura differenti:
Gradi Farheneit/Celsius: °F=(1,8 x °C)+32; °C=(°F-32) :1,8
BTU=Kcal x 4: 1 Kw = 0,86 Kcal = 3400 Btu
1Kcal/h °C = 1,1636 W/mK
1 kcal = 4186 joule
1 kWh = 3.600.000 joule = 860 kcal/h
1 kcal/h=1,16 W ( 1 W=0,86kcal/h)
1 W/m2K (la trasmittanza termica ) =0,86 kCal/hm2K
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