La trasmittanza termica stazionaria secondo la UNI ISO 9869

Nell’ottica di migliorare il comfort interno degli edifici nel rispetto del risparmio energetico si muovono anche i Criteri Ambientali Minimi (CAM) del D.M. 11 gennaio 2017 “Adozione dei criteri ambientali minimi per gli arredi per interni, per l’edilizia e per i prodotti tessili”.

In particolare, nell’allegato 2 “Criteri ambientali minimi per l’affidamento di servizi di progettazione e lavori per la nuova costruzione, ristrutturazione e manutenzione di edifici pubblici” sono indicati i criteri che consentono di assicurare prestazioni ambientali al di sopra della media.

Tra le specifiche tecniche dell’edificio indicate dai CAM, oltre ai vincoli su diagnosi energetica, prestazione energetica e risparmio idrico sono indicati anche criteri sulla qualità ambientale interna (comfort).

Tra le indicazioni di comfort viene normato il comfort termo-igrometrico oggetto di questo corso.

La norma che si prende a riferimento è la ISO 9869, intitolata “Thermal insulation – Building elements – In-situ measurement of thermal resistance and thermal transmittance”, descrive metodi per la misurazione in situ della trasmittanza termica (U-value) e della resistenza termica (R-value) degli elementi costruttivi di edifici. Si tratta di uno standard internazionale particolarmente utile per valutare le prestazioni termiche degli edifici esistenti, soprattutto quando non sono disponibili dati progettuali o le condizioni reali differiscono significativamente dalle previsioni.

Obiettivo della ISO 9869

La norma fornisce una metodologia per determinare la trasmittanza termica direttamente sul campo attraverso misurazioni sperimentali, superando i limiti delle analisi teoriche e delle simulazioni. Questo approccio è utile per:

•          Verificare l’efficacia dell’isolamento termico esistente.

•          Valutare il degrado delle prestazioni termiche di materiali o componenti.

•          Fornire dati affidabili per riqualificazioni energetiche.

Contenuto Principale della Norma

1. Definizione della Trasmittanza Termica (U-value)

La trasmittanza termica, espressa in W/(m²·K), misura il flusso di calore che attraversa un elemento costruttivo per unità di superficie e differenza di temperatura tra i due lati. È un parametro cruciale per valutare l’efficienza energetica di un edificio.

2. Metodi di Misurazione

La norma propone due metodi principali per la valutazione in situ:

1.        Metodo del bilancio termico (Heat Flow Meter Method):

•   Utilizza un sensore di flusso di calore (heat flux sensor) per misurare il flusso termico che attraversa un elemento costruttivo.

•   Misura contemporaneamente le temperature superficiali interna ed esterna.

•   La trasmittanza termica è calcolata come rapporto tra il flusso di calore e la differenza di temperatura.

2.        Metodo del bilancio dinamico:

•   Analizza i dati nel tempo, tenendo conto delle variazioni dinamiche del flusso di calore e della temperatura.

•   Richiede strumenti e algoritmi più complessi, ma è utile in condizioni climatiche non stazionarie.

3. Strumentazione Necessaria

Per eseguire le misurazioni sono necessari:

•              Sensori di flusso di calore: Installati sulla superficie interna dell’elemento da misurare.

•              Termometri di contatto: Per rilevare le temperature interne ed esterne.

•              Datalogger: Per registrare i dati con una frequenza sufficiente a garantire precisione.

4. Procedura Operativa

La procedura si articola in diverse fasi:

1.            Preparazione del sito:

•              Identificazione dell’elemento da misurare (parete, tetto, pavimento, ecc.).

•              Posizionamento dei sensori in punti rappresentativi.

2.            Misurazione:

•              Raccolta continua di dati per un periodo minimo di 72 ore (preferibilmente più lungo per condizioni climatiche stabili).

•              Verifica della stabilità delle condizioni termiche (differenza di temperatura superiore a 10 K tra interno ed esterno).

3.            Analisi dei dati:

•              Calcolo della trasmittanza termica utilizzando le equazioni fornite dalla norma.

•              Analisi delle incertezze e validazione dei risultati.

Aspetti Chiave della Norma

1. Durata delle Misurazioni

La norma sottolinea l’importanza di un periodo di misurazione adeguato:

•              Un periodo di almeno 72 ore è considerato il minimo, ma può essere insufficiente in condizioni climatiche variabili.

•              Periodi più lunghi (fino a due settimane) migliorano la precisione, soprattutto in presenza di inerzia termica elevata.

2. Condizioni Climatiche

•              Per ottenere risultati affidabili, è necessario garantire una differenza significativa e stabile di temperatura tra interno ed esterno.

•              Condizioni di vento, umidità e radiazione solare possono influenzare i risultati e devono essere monitorate.

3. Errori e Incertezze

La norma identifica possibili fonti di errore, tra cui:

•              Installazione non corretta dei sensori.

•              Variazioni climatiche durante il periodo di misurazione.

•              Effetti della radiazione solare sulle superfici.

Per minimizzare gli errori, è necessario calibrare gli strumenti e seguire rigorosamente le istruzioni di installazione.

Applicazioni della ISO 9869

1. Diagnostica Energetica degli Edifici

•              Valutazione delle prestazioni termiche di pareti, tetti e pavimenti.

•              Verifica dell’efficacia di interventi di isolamento termico (es. cappotti termici).

2. Riqualificazione Energetica

•              Fornisce dati reali per calcolare il fabbisogno energetico di riscaldamento e raffrescamento.

•              Permette di identificare i componenti edilizi più critici dal punto di vista termico.

3. Monitoraggio delle Prestazioni

•              Controllo della qualità dell’isolamento in edifici nuovi.

•              Valutazione del degrado delle prestazioni termiche nel tempo.

4. Studi di Ricerca

La norma è utilizzata in ambito accademico e scientifico per studiare:

•              Le proprietà termiche dei materiali.

•              Gli effetti delle condizioni climatiche sul comportamento termico degli edifici.

Vantaggi dell’Approccio In Situ

•              Precisione: Fornisce dati reali, evitando errori dovuti a stime teoriche o ipotesi non realistiche.

•              Applicabilità Universale: Può essere utilizzata su qualsiasi edificio, indipendentemente dall’anno di costruzione o dai materiali utilizzati.

•              Adattabilità: Consente di valutare condizioni reali, considerando anche fattori ambientali e comportamentali.

Criticità e Limiti della Norma

1.            Condizioni Stabili Necessarie:

•              Richiede una differenza stabile di temperatura tra interno ed esterno, difficile da ottenere in climi miti.

2.            Tempo di Misurazione:

•              I tempi di acquisizione dati possono essere lunghi, ritardando l’analisi.

3.            Inerzia Termica:

•              In presenza di materiali ad alta inerzia termica, i risultati possono essere influenzati dai ritardi nella risposta termica dell’elemento.

4.            Costi:

•              La strumentazione necessaria e il tempo richiesto per le misurazioni possono rappresentare una barriera economica.