Ponderazione dei coefficienti lineari

Inquadramento legislativo

Il DM 26/06/2015 richiama all’articolo 3 esplicitamente le normativa UNI TS 11300 per la realizzazione dei calcoli necessari al rispetto dei requisiti minimi. Per gli edifici di nuova costruzione e per gli ambiti di applicazione rilevanti (ristrutturazioni importanti di 1° livello e ampliamenti di volume con nuovo impianto) è necessario il rispetto dei valori di fabbisogno energetico invernale ed estivo (calore sensibile) dell’involucro Q_H,nd e Q_C,nd espressi in indici di performance EP_H,nd ed EP_C,nd e di fabbisogno energetico globale dei servizi presenti EP_gl,tot.

Per valutare i fabbisogni descritti è necessario modellizzare un sistema edificio impianto composto da una o più zone termiche in accordo con i criteri di modellazione delle zone termiche. Il nucleo di calcolo è quindi la singola zona termica che genera valori di fabbisogno (figura 1, immagine di sinistra).
Nei casi invece di interventi su edifici esistenti, riqualificazioni energetiche o ristrutturazioni importanti di 2° livello, i requisiti sono riferiti a una superficie di intervento e sono relativi a trasmittanze termiche U (o H’_T – coefficiente medio di scambio termico) comprensive di ponti termici (figura 1, immagine di destra).

Figura 1: oggetto di studio in relazione alle richieste legislative, zone termiche o superficie?

In entrambe le situazioni vi è la necessità di valutare l’influenza dei ponti termici e di attribuire correttamente e coerentemente la maggiore (o minore) quantità di energia dispersa per effetto del ponte termico.

Inquadramento normativo

La norma UNI TS 11300-1, correttamente, prevede al paragrafo 11.1.3 dedicato ai ponti termici, di valutare i coefficienti lineari ѱ esclusivamente attraverso il calcolo numerico in accordo con la UNI EN ISO 10211 oppure attraverso l’uso di atlanti di ponti termici conformi alla UNI EN ISO 14683.
Viene indicata anche la via da seguire nel caso di ponti termici appartenenti a zone termiche differenti: “Nel caso in cui il ponte termico si riferisca ad un giunto tra due strutture che coinvolgono due zone termiche diverse, il valore di trasmittanza termica lineare, dedotto dalla UNI EN ISO 14683, deve essere ripartito in parti uguali tra le due zone interessate”.

Questa via è corretta se il nodo è simmetrico rispetto ad un asse di taglio posto tra le due zone termiche; nel caso non vi sia simmetria, caso molto frequente in molti degli interventi di isolamento termico sugli edifici esistenti, è presente una nota che dice “Nel caso in cui si effettui il calcolo analitico del ponte termico in base alla UN EN ISO 10211, anche la suddivisione dei flussi lineari attribuiti alle due zone termiche può derivare da calcolo analitico”.

Poiché nella maggior parte delle valutazioni progettuali (tolto il caso degli APE su edifici esistenti) è necessario introdurre anche valutazioni igrotermiche dedicate al controllo del rischio di formazione di muffa superficiale, il ricorso al calcolo numerico, e quindi al calcolo analitico in base alla UNI EN ISO 10211, è obbligatorio e quindi propedeutico ad una valutazione maggiormente dettagliata del coefficiente lineare da attribuire alla zona termica o alla superficie.

Processo di valutazione del coefficiente lineare ponderato

Sulla base di quanto indicato si procede pertanto a individuare se l’oggetto di studio è una zona termica o una superficie di una zona termica. Stabilita questa informazione, si valutano i ponti termici presenti nell’oggetto di studio e si verifica se riguardano esclusivamente o meno l’oggetto di intervento.
L’immagine 2 chiarisce il tutto: nel caso A l’oggetto di studio è la zona termica e sono indicate due tipologie di ponti termici: una che riguarda esclusivamente la zona termica oggetto di studio (il ponte termico del nodo solaio-parete) e una che invece riguarda anche un’altra zona termica (trave in c.a. di separazione tra le due zone termiche). Il caso B evidenzia invece come sulla superficie oggetto di studio il ponte termico pareteserramento sia da attribuire completamente alla superficie e come invece sia da ponderare quello tra parete e solaio.

Figura 2: il ponte termico riguarda solo l’oggetto di studio?

I due casi rappresentano bene due situazioni differenti: nel caso A si analizza una zona termica ai fini di un APE, di una diagnosi energetica o di una relazione L10 per ambiti di nuova costruzione o assimilabili; nel caso B si tratta di studiare una superficie per verificare una L10 dedicata ad edifici esistenti oggetto di “riqualificazione energetica” o di “ristrutturazione importante di 2° livello”.

Esempio di calcolo

Nell’esempio di calcolo si analizzano i due casi studiando il ponte termico della parete a contatto con il solaio.
Per le valutazioni numeriche in accordo con UNI EN ISO 10211 si è utilizzata la versione 4.1. del software IRIS.
La figura 3 riassume le due valutazioni. Nel caso A il coefficiente lineare del ponte termico ha un valore di ѱe = 0.371 W/mK: la parete è costituita da un doppio tavolato con isolante in intercapedine con U = 0.68 W/m²K e il solaio è in laterocemento senza materiale isolante con U = 1.81 W/m²K. Poiché l’oggetto di studio è la zona termica e il ponte termico riguarda solo quella zona termica, il valore da considerare nei calcoli, in riferimento alla figura 4 e alla tabella 1, è pari a ѱe = 0.371 W/mK.

Figura 3: il valore del coefficiente lineare ponderato

Nel caso B invece, l’oggetto di studio è la sola superficie oggetto di isolamento termico. Il calcolo agli elementi finiti è da realizzarsi in accordo con le condizioni descritte nella figura 4: solaio in laterocemento identico al caso A, ma parete oggetto di intervento di isolamento termico per tutta la sua altezza con U = 0.23 W/m²K. Il coefficiente lineare da inserire nel calcolo necessario alla valutazione della trasmittanza media per il rispetto dei limiti di legge è quello attribuibile alla sola parte definita dai punti D ed E nella figura 4. Il valore di coefficiente lineare è per tanto ѱ_e,DE = 0.023 W/mK ovvero il ponte termico è praticamente risolto.

Figura 4: nodo ponte termico parete-solaio, caso A (APE su edificio esistente) e caso B (intervento di
isolamento termico dall’esterno su facciata)

In questo caso il ricorso alle valutazioni agli elementi finiti è utile poiché senza tale valutazione il valore di coefficiente lineare, non tecnicamente corretto ma di possibile impiego secondo la normativa, sarebbe stato il 50% del valore totale ovvero ѱ_e,DEF = 0.343 x 0.5 = 0.172 W/mK. Un valore decisamente più elevato di 0.023.

Tabella 1: Caratteristiche tecniche e risultati di calcolo agli elementi finiti (con software IRIS) del casa A e del
caso B

Conclusioni
Dalla revisione delle UNI TS 11300-1 del 2014, l’analisi dei ponti termici è divenuta più raffinata. L’attenzione al rispetto dei limiti di trasmittanza termica sull’esistente e ai valori di EPH,nd a seguito della pubblicazione del decreto requisiti minimi del 26/06/2015 è cresciuta. Capire i ponti termici significa capire i limiti della modellazione monodimensionale caratterizzante l’uso della trasmittanza termica U. L’articolo mostra come con un’idea chiara dell’obiettivo del proprio calcolo (superficie o zona termica) e con un’idea chiara del significato di coefficiente lineare è possibile analizzare le problematiche dei ponti termici in modo più raffinato e potendo ridurre il contributo a seguito degli interventi di isolamento termico. Gli strumenti di calcolo sono già predisposti per un uso maggiormente approfondito dei risultati che sono in grado di sviluppare. La figura 5 mostra la posizione dei risultati di calcolo dei coefficienti lineari ponderati nel software IRIS 4 compreso nella quota associati ANIT.

Figura 5: schermata dei risultati del software IRIS in accordo con UNI EN ISO 10211 con descrizione dei valori dei coefficienti lineari dei ponti termici: totale o ponderato sulla superficie in riferimento alle superfici conteggiate dall’esterno o dall’interno.

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