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domenica 15 maggio 2011

Cappotto interno dall' analisi alla realizzazione

Solitamente non sono favorevole alla realizzazione di cappotti isolanti interni sopratutto se realizzati con contropareti e materiali per accoppiati che non permettono la traspirazione delle murature.
Tutta via vi sono situazioni nelle quali un isolamento interno rappresenta l'unica soluzione attuabile al fine di una riqualificazione energetica o a un miglioramento  termica interna. 
Questo posto tratterà il problema dell' isolamento interno dalla fase di analisi preliminare alla realizzazione pratica di una controparete isolante realizzata a secco in totale aderenza alla muratura esistente fino al suo confronto termografico finale con le altre pareti perimetrali.

Per le analisi dei possibili fenomeni di condensa interstiziale e per le analisi delle temperature è stato utilizzato il software di simulazione TermoK8 

La parete isolata realizzata non rispetta i limiti imposti dal decreto legge 311, essa è stata realizzata in modo autonomo solo al fine di migliorare la condizione termica di una stanza.

PERCHE' IL CAPPOTTO INTERNO
  • Il cappotto interno risulta il peggior modo di isolare un abitazione, in quanto non solo è impossibile eliminare in modo efficace tutti ponti termici ma vi è rischio di fenomeni di condensa interstiziale.
  • In oltre realizzando un cappotto isolante interno si perde totalmente il beneficio del volano termico dato dalla muratura, in poche parole la stanza raggiungerà velocemente una temperatura gradevole in inverno ma si raffredderà altrettanto velocemente, in estate si potrà avere un rapido accumulo di calore smaltibile solo con l'azione costante di un climatizzatore.
  • L'impiego di materiali non traspiranti favorirà l'accumulo di umidità interna. 
  • La perdita di spazio per realizzare una struttura a norma di legge è tutt' altro che trascurabile 


Tuttavia considerando la natura della casa nella quale è stato applicato è possibile trascurare il problema di ponti termici strutturali perimetrali. Infatti l'abitazione risale al 1920 le murature perimetrali in laterizio pieno a doppia testa e i solai a volti sono del tutto privi di cordoli e colonne in calcestruzzo armato,  la struttura così fatta risulta termicamente omogenea, questo dettaglio è stato verificato anche mediante termografia.

La scelta del cappotto interno è stata obbligata dall' impossibilità di riqualificare con un unico intervento l'intero edificio di 3 piani 

La parete nella quale è stata realizzata la controparete isolante sarà alloggiato un armadio che coprirà quasi totalmente la superficie della parete stessa.

IL MATERIALE UTILIZZATO

Realizzare un cappotto interno che non dia problemi di condensa interstiziale non è semplice in oltre i programmi di calcolo più elementari non tengono conto della variabilità dell' umidità interna,  per verificare le strutture viene impostato come dato di costante temperatura interna 20°C e umidità del 65% così come richiesto dal DL311. 

Per economicità, velocità di realizzazione e praticità sono state utilizzate le lastre pre isolate Knauf costituite da 4 cm di XPS senza pelle e 1,2 cm di cartongesso. 
Le lastre di 300 x 120 cm debitamente sagomate a mano sono state posate in aderenza stendendo l'apposito collante su tutta la loro superficie e tassellandole direttamente alla muratura portante. 
Non è stata utilizzata la classica sotto struttura metallica in quanto avrebbe generato un ponte termico non indifferente.

Qui potete vedere il risultato durante la prova invernale cappotto interno come funziona

ANALISI  STRUTTURA ATTUALE 

Inserendo nel programma di calcolo per la trasmittanza lineare i singoli elementi di cui è costituita la parete perimetrale è possibile notare  la trasmittanza finale estremamente alta 1,81 avrebbe richiesto un intervento molto più radicale 

Esposizione Sud/Ovest

Dati generali
Spessore:
0,300 m
Massa superficiale:
540,00 kg/m²
Resistenza:
0,5522 m²K/W
Trasmittanza:
1,8109 W/m²K
Parametri dinamici
Trasmittanza periodica:
0,5767 W/m²K
Fattore di attenuazione:
0,3185
Sfasamento:
9h 1'



Provincia:
MODENA
Comune:
Modena
Gradi giorno:
2258
Zona:
E
Dettaglio struttura originale 

Tipo di materiale
Materia


le
Spessore [m]
Massa Superficiale [kg/m²]
Resistenza [m²K/W]
Spessore equivalente d'aria [m]


Superficie esterna


0,0400

1
MUR
Laterizi pieni sp.28 cm.rif.1.1.01
0,280
504,00
0,3600
4,200
2
INT
Malta di calce o di calce e cemento
0,020
36,00
0,0222
0,400


Superficie interna


0,1300

Trasmittanza massima:
0,46 W/m²K
Trasmittanza massima dal 2008:
0,37 W/m²K
Trasmittanza massima dal 2010:
0,34 W/m²K
Trasmittanza della struttura:
1,8109 W/m²K
Struttura non regolamentare secondo DLGS 311

In questa configurazione non sono presenti fenomeni di condensa interstiziale nonostante la criticità di gennaio 
come è visibile la resistenza termica dell' elemento è decisamente bassa.

Mese critico:
gennaio
Fattore di temperatura:
0,8850
Resistenza minima accettabile:
4,3472 m²K/W
Resistenza totale dell'elemento:
0,5522 m²K/W
STRUTTURA NON REGOLAMENTARE

Termogramma della parete sulla quale verrà applicato il pacchetto isolante

La termografia in fase di analisi si è rivelata essenziale, tramite l'analisi termografica si è potuto identificare gli elementi non visibili sotto l'intonaco e tracciarli con precisione assoluta ciò ha evitato eventuali danni durante l'opera di tassellamento dei pannelli.
Grazie alla ripresa termografica sono stati tracciati due tubi del riscaldamento una canna fumaria ed è stata identificata la tamponatura di una finestra

Nell' immagine è ben distinguibile e contornata nel riquadro la sagoma della finestra murata con dei laterizi a prestazioni termiche superiori, infatti tale elemento appare più caldo del resto della parete.
Questo elemento come gli impianti sotto traccia non visibili non sono sottovalutabili in fase di ristrutturazione.



REALIZZAZIONE PRATICA 

I singoli pannelli tagliati a metà e sagomati secondo le irregolarità dell solaio superiore sono stati posati n aderenza alla muratura originale. 
Data la perfetta planarità della parete originale per evitare sacche d'aria tra l'isolante e il muro il collante è stato steso su tutta la superficie dei pannelli utilizzando una spatola dentata con denti da 8 mm 
Tutto il perimetro della muratura è stato contornato da una guaina fonoisolante da 5 mm. 
La fase di posa dei pannelli ha seguito la normale procedura delle linee guida Knauf per contropareti 
per assicurare la tenuta nel tempo della controparete ed evitare spiacevoli distacchi del manufatto ogni singolo pannello è stato tassellato alla muratura portante con tasselli da 10 cm a battere.
Tutte le fessure perimetrali rimaste sono state riempite con appositi materiali isolanti da riempimento di forma tubolare e successivamente stuccate.
La stuccatura delle giunture dei pannelli ha seguito le specifiche Knauf

Nella foto sottostante si può vedere il risultato a fine posa.

Controparete in Isolastra Knauf

A stuccatura avvenuta è stata realizzata una nuova termografia della parete.
Il termogramma realizzato in questa fase è stato utilizzato per lo studio del processo di essiccazione dello stucco e per verificare l'omogeneità della posa. 


Le zone di colore azzurro / blu rappresentano le ampie stuccature in fase di asciugatura.
La parete e tutta la stanza è stata rifinita con una pittura ai silicati con aggiunta di principio attivo anti muffa per scongiurare eventuali problemi dovuti alla presenza dell' armadio.

ANALISI RISULTATO FINALE

L'obbiettivo della realizzazione era dimezzare il valore di trasmittanza della parete, mediante un' opera a secco, contro la quale sarà posizionato l'armadio mantenendolo ad una distanza di cm 6 dalla stessa per migliorare la circolazione d'aria.

Analizzando numericamente il nuovo pacchetto stratigrafico della parete si sono ottenuti valori molto incoraggianti sebbene non conformi a quanto previsto dall'attule legislazione in merito alle prestazioni termiche delle superfici opache.

Ecco i dati completi della nuova parete



Tipo di materiale
Materiale
Spessore [m]
Massa Superficiale [kg/m²]
Resistenza [m²K/W]
Spessore equivalente d'aria [m]


Superficie esterna


0,0400

1
MUR
Laterizi pieni sp.28 cm.rif.1.1.01
0,280
504,00
0,3600
4,200
2
INT
Malta di calce o di calce e cemento
0,020
36,00
0,0222
0,400
3
ISO
XPS senza pelle
0,040
2,00
1,1765
4,000
4
VAR
Cartongesso in lastre
0,012
10,80
0,0571
0,096


Superficie interna


0,1300



Dati generali
Spessore:
0,352 m
Massa superficiale:
552,80 kg/m²
Resistenza:
1,7858 m²K/W
Trasmittanza:
0,5600 W/m²K
Parametri dinamici
Trasmittanza periodica:
0,0860 W/m²K
Fattore di attenuazione:
0,1535
Sfasamento:
10h 44'
Trasmittanza massima:
0,46 W/m²K
Trasmittanza massima dal 2008:
0,37 W/m²K
Trasmittanza massima dal 2010:
0,34 W/m²K
Trasmittanza della struttura:
0,5600 W/m²K
Struttura non regolamentare secondo DLGS 311

Già da questi dati possiamo vedere come il valore della nuova trasmittanza termica sia passata da 1,81 a 0,56 ottenendo così un nuovo valore termico pressochè dimezzato. 
Poco incoraggiante è lo sfasamento termico, dalla situazione iniziale si è ottenuto solo un ora e quarantaquattro minuti di sfasamento in più, ciò conferma che i materiali isolanti sintetici con poca massa a parità di spessore con altri materiali a massa maggiore non sono il massimo per ottenere un buon sfasamento termico.

Dai grafici delle temperature interne nel periodo estivo si può invece notare come l'andamento delle temperature interne della stanza siano in media di 2 gradi più alte che nella precedente valutazione senza la controparete, questo sicuramente non giova al confort interno ma è da tener presente che il programma valuta solo la costituzione della parete non di tutto l'edificio per tanto questa valutazione potrà essere effettuata solo con una verifica sul campo nei prossimi mesi.

Nella verifica di Glaser non sono emersi problemi significativi in merito alla possibilità di condensa interstiziale considerata dal programma come valore ben al di sotto del limite massimo ammissibile per la muratura, 120 g/m2 contro 500 g/m2
Questo è confortante in quanto per dato storico acquisto si sa che difficilmente si raggiungeranno i valori limite imposti dal DL 311 per un tempo sufficiente a creare condensa interstiziale




Interfaccia 2
Mese
Flusso di vapore [kg/m²]
Condensa accumulata [kg/m²]
ottobre
0,0000
0,0000
novembre
0,0000
0,0000
dicembre
0,0409
0,0409
gennaio
0,0525
0,0934
febbraio
0,0295
0,1228
marzo
-0,0214
0,1015
aprile
-0,0731
0,0284
maggio
-0,1292
0,0000
giugno
0,0000
0,0000
luglio
0,0000
0,0000
agosto
0,0000
0,0000
settembre
0,0000
0,0000


La verifica finale del manufatto spetta ovviamente alla termografia, alzando in modo artificiale la temperatura della stanza portandola a 24 °C e approfittando della fredda ed insolita giornata odierna con la temperatura esterna di poco superiore ai 12°C si è potuto verificare l'uniformità dell' opera e confrontarla direttamente con le altre murature prive di isolamento termico 

Parete finita 



Come mostra il temrogramma la parete isolata assolve alla perfezione la sua funzione, la temperatura su tutta la superficie anche in corrispondenza delle giunture dei singoli pannelli è perfettamente uniforme. 
Si può notare in modo molto chiaro la differenza di temperatura con la parete esterna adiacente, tale differenza è misurabile alle attuali condizioni di prova non certo favorevoli in 1,8 / 2,1 ° C di differenza 

Si possono notare i singoli tasselli che costituiscono un ponte termico puntuale e potrebbero portare in futuro alla formazione di singoli spot di muffa o a zone di vernice più scura in loro corrispondenza. 
Questo problema poteva essere evitato sfruttando dei tasselli più costosi a taglio termico, si spera che la vernice ai silicati possa contribuire anche in minima parte ad evitare questo inconveniente.


A poco più di due mesi dalla realizzazione le verifiche strumentali e i monitoraggi ambientali hanno rilevato uno scostamento delle temperature interne delle stanze inferiore di circa 3°C rispetto a quanto previsto da progetto, tutto sommato visto la semplicità del programma di calcolo si può affermare che la tolleranza di questa temperatura sia più che giustificata, ma la differenza aumenta alle ore 22:00 è più di 5 °C questo rappresenta un errore grossolano e toglie molta attendibilità a quanto calcolato in fase di progetto. Probabilmente tale differenza è dovuta al fatto che il programma di calcolo non valuta la ventilazione naturale con finestre aperte della stanza ma calcola i vari parametri ipotizzando una stanza chiusa e non comunicante con altri ambienti.





ora
Temperatura aria esterna [°C]
Irradianza [W/m²]
Temperatura superficiale esterna [°C]
Temperatura superficiale interna [°C]
1
23,5
0
23,50
38,85
2
23,0
0
23,00
39,08
3
22,6
0
22,60
38,72
4
22,3
0
22,30
37,75
5
22,2
7
22,51
36,17
6
22,4
48
24,53
34,12
7
22,9
79
26,41
33,64
8
23,8
103
28,38
33,47
9
25,1
121
30,48
33,31
10
26,6
140
32,82
33,18
11
28,3
232
38,61
33,09
12
29,9
406
47,94
33,01
13
31,1
549
55,50
32,93
14
31,9
639
60,30
32,87
15
32,2
665
61,76
32,82
16
31,9
620
59,46
32,85
17
31,2
499
53,38
33,17
18
30,1
300
43,43
33,47
19
28,8
38
30,49
33,78
20
27,5
0
27,50
34,12
21
26,4
0
26,40
34,49
22
25,4
0
25,40
35,41
23
24,6
0
24,60
36,89
24
24,0
0
24,00
38,09




L' elemento significativo è il confronto effettuato alle ore 22:00, delle pareti delle due stanze alle medesime condizioni climatiche e medesima esposizione al sole.
La parete non isolata mostrava una temperatura di circa 29,7 °C la parete isolata 27,2 °C

Il dato è molto incoraggiante lo stato isolante e il cartongesso a bassa massa consentono un rapido raffrescamento estivo.
Naturalmente questo inciderà negativamente sull' inerzia termica del riscaldamento invernale.

Qui potete vedere il risultato in inverno ad un anno e mezzo di distanza -- cappotto interno come funziona

martedì 3 maggio 2011

Serramenti e protezione dal caldo

Solitamente tutti considerano i serramenti dal punto vista dell' isolamento termico, dal freddo esterno, dalla pioggia e dal vento, ma può un serramento isolare anche dal caldo estivo dando una sufficiente protezione dall' irraggiamento solare ?

A questa domanda è possibile rispondere attraverso un semplice quanto interessante esperimento di irraggiamento artificiale su ciò che nei serramenti rappresenta il punto più debole dal punto di vista termico, il telaio.

Considerando che la radiazione solare che incide sul vetro può essere facilmente schermata con pellicole selettive o sistemi di ombreggiamento quali raffstore, tapparelle, scuri alettati, il telaio rimane un punto critico là dove non siano stati presi adeguati accorgimenti.

Per effettuare la prova è stata utilizzata una fonte di irraggiamento ad infrarossi della potenza di 1500 watt posta ad un metro di distanza dal serramento campione per un tempo di 60 minuti.

Il provino campione è costituito da un angolo campione senza vetro in legno lamellare meranti da 68mm con finitura esterna in alluminio.
L'alluminio non costituisce parte strutturale del serramento e ha funzione prettamente estetica e di protezione.
tra l'alluminio e il legno del serramento vi è una camera aperta di 1 cm
Il provino è stato posto su una base di Ytong (calcio silicato) normalmente usato per cappotti.

Il risultato ottenuto sebbene empirico è estremamente interessante e soddisfacente, osservando il termogramma sotto riportato è evidente come la parte in alluminio funga da prima schermatura dando la possibilità di smaltire velocemente il calore eccessivo.
Utilizzando una scala colore ad alto contrasto è possibile evidenziare la distribuzione delle temperature nella sezione del serramento, ogni colore rappresenta un isoterma.
La distribuzione di tali isoterme all' interno del telaio in legno ne dimostrano l'ottima capacità isolante anche dal  caldo

Sezione profilo AlpiFenster A30
Essendo l'alluminio un  buon conduttore di calore ed un pessimo isolante la temperature all' interno del profilo di alluminio raggiunge velocemente i 39,2°C.
La parte interna del serramento rimane invece a 16,7 °C 

Osservando l'angolo campione da vicino in modo più angolato si può ben distinguere la sagoma dell' alluminio protettivo e la distribuzione delle temperature che diminuiscono lungo la sezione del telaio

distribuzione delle isoterme nella sezione di profilo

Questa prova è indicativa di come un buon serramento in legno protegga sia dal freddo che dal caldo e possa aiutare a risparmiare anche sul condizionamento estivo, le isoterme nel serramento dimostrano infatti come reagisce un buon telaio isolante in legno lamellare
Il risparmio sul condizionamento estivo è tangibile in un minor consumo di energia elettrica utilizzata per alimentare i sistemi di condizionamento, tale risparmio può essere notevolmente accentuato se il serramento garantisce una perfetta tenuta all' aria verificabile mediante blower door test 
La protezione dal caldo non è trascurabile ai fini di un corretto bilanciamento energetico. 

AGGIORNAMENTO

Viste le numerose richieste aggiungo di seguito i valori di trasmittanza termica del telaio e la temperatura ambientale di prova

Uf 1.2 
Tamb 15,6 °C 
  
 L'alluminio esterno del serramento non è parte strutturale esso è montato su appositi distanziatori in pvc fissati sul telaio









Ponti termici e relative soluzioni in basso spessore

    La crisi energetica e il Bonus 110% stanno spingendo la riqualificazione edilizia, sebbene sembri, che alcune coscienze si siano risvegl...