I tetti freddi riflettono la luce solare riducendo quindi gli apporti di calore all’interno della casa; ciò riduce il fabbisogno di aria condizionata risparmiando energia e CO2.

Photo credit: Andrea Ursini Casalena

I tetti freddi riducono anche l’effetto isola di calore urbana che avviene in quei luoghi dove la concentrazione di tetti scuri e superfici pavimentate crea l’innalzamento della temperatura e un peggioramento della qualità dell’aria.

Sono a disposizione le Linee Guida per la Selezione dei Tetti Freddi. La guida spiega come funzionano i tetti freddi, i loro benefici e come scegliere quello più adatto alla tua situazione.

All’interno della guida sui tetti freddi, si parla di Indice di Riflettanza Solare (SRI), un parametro per confrontare la “freddezza” della superficie di un tetto.

Ecco un foglio excel per calcolare il valore SRI e la temperatura superficiale del tetto in funzione della riflettanza solare (1- assorbanza solare)[vedi sotto] e dell’emissività del materiale di rivestimento esterno. Più è alto SRI e più il tetto sarà “freddo”. Per esempio, un tetto nero potrebbe avere un SRI pari a 0, mentre un tetto bianco potrebbe avere un SRI di 100. I tetti scuri, di solito, hanno un SRI inferiore a 20.



Tutti i dettagli li trovi nella guida:

Assorbanza Solare ed Emissività dei Materiali

Photo credit: Nasa

Tutti i materiali hanno le proprietà di assorbimento solare e di emissività. L’assorbanza solare si riferisce alla capacità di un materiale di assorbire radiazioni. L’emissività si riferisce alla capacità di un materiale di emettere radiazioni.

• Il fattore di assorbimento solare è riferito alla superficie di un vero corpo nero che per definizione ha assorbanza solare pari a 1. La radiazione che non viene assorbita si perde a causa della riflessione e quindi del parametro “riflettanza solare”.
• L’emissività si riferisce all’energia irraggiata da una superficie di un materiale ad una certa temperatura. Il fattore di emissività fa riferimento alla superficie di un vero corpo nero che per definizione ha emissività pari a 1. L’emissità di un materiale può quindi essere compreso tra zero e uno. La potenza irradiata da una superficie è solitamente maggiore a temperature più alte.

Nei pannelli solari termici, la vernice nera ha un fattore di assorbimento di 0,98. Ciò significa che il 98% dell’energia solare disponibile è convertita in calore all’interno del collettore solare: il collettore si scalda. Una parte del calore, però, viene emesso sotto forma di radiazione.

Se il fattore di emissività è basso, si riesce a conservare più energia nel collettore. Idealmente l’emissività dovrebbe essere zero. Naturalmente questo è impossibile. La strategia che puoi utilizzare in questo caso è cercare quei materiali che hanno un elevato assorbimento solare e bassa emissività.

Nel caso dei tetti freddi, invece, la strategia da utilizzare è esattamente l’opposta: utilizzare materiali con bassa assorbanza solare ed elevata emissività in quanto l’obiettivo è proprio quello di riflettere la radiazione solare.

Ecco una tabella con i valori di assorbanza solare ed emissività di alcuni materiali. I fattori di emissività sono misurati ad una temperatura di circa 25 °C.





Vai alla tabella estesa

Risorse Utili

• Il calcolatore europeo per i tetti freddi
  
• Guida al calcolatore online per i tetti freddi

L’Isolamento Ecoefficiente

Guida all’uso dei materiali naturali

Photo credit: curiouslee

Scegliere il tipo di isolante termico e acustico per il tuo edificio è un passo importante in sede di progettazione ex-novo o riqualificazione energetica. Infatti l’isolamento termico è uno dei fattori che incide di più sul risparmio energetico, ma anche sul comfort termico – igrometrico.


Non è la stessa cosa utilizzare un isolante in materiale sintetico, come può essere un EPS (polistirene espanso sinterizzato) e XPS (polistirene estruso), rispetto ad un isolante in fibra di legno. Ad esempio, nei confronti del comfort ambientale interno, spesso è più performante isolare una parete con un pannello isolante in fibra di legno, quindi con valori di calore specifico e densità migliori rispetto a quelli sintetici.

Calore specifico e densità maggiori migliorano il fattore di attenuazione e lo sfasamento termico, a vantaggio del benessere abitativo.

Un pannello isolante sintetico, però, ha generalmente un potere isolante maggiore rispetto a quello in fibra di legno, con il vantaggio di poterne utilizzare spessori minori per ottenere gli stessi valori di trasmittanza termica sulla parete.

Prima di considerare parametri di valutazione quali l’utilizzo preferenziale di un edificio (estate-inverno), piuttosto che il ciclo di vita del materiale isolante, puoi fare una scelta iniziale del tipo di isolamento termico – acustico mediante il software gratuito ISOLA-ONLINE messo a disposizione dall’ANIT.


Ecco un breve video tutorial che ho realizzato sull’uso del software. E’ veramente immediato.

Photo credit: tecnosophia

Siamo consapevoli che occorre correggere lo squilibrio energetico denunciato dell’edilizia contemporanea, caratterizzata da involucri fortemente disperdenti e da un approccio ai sistemi di climatizzazione prevalentemente orientato all’uso di impianti ad alta efficienza piuttosto che ad un uso sapiente delle relazioni edificio-ambiente e spazio-clima.

E’ quanto mai urgente limitare gli sprechi di energia intervenendo direttamente con azioni progettuali tese ad interpretare meglio le logiche prestazionali e le relazioni fondamentali con l’ambiente esterno.

Nella distribuzione dei consumi energetici dell’edificio la percentuale più elevata è quella corrispondente alle necessità per riscaldamento e raffrescamento. Il componente edilizio cui attribuire la maggiore dispersione per unità di superficie è certamente quello trasparente, posto a confine tra involucro e ambiente con l’obiettivo di rendere più fruibile il rapporto interno-esterno.


Il componente trasparente ha una grande valenza sociale, psicologica ed etica, la cui assenza renderebbe l’edificio totalmente chiuso, impenetrabilmente separato da ambiente esterno e luce naturale, prigioniero di se stesso.

Mi voglio soffermare sulla possibilità, oggi, di utilizzare e applicare sull’involucro edilizio sistemi innovativi come l’isolamento trasparente, in grado di soddisfare allo stesso tempo esigenze architettoniche ed energetiche.


Vediamo in dettaglio:

Isolamento Termico Trasparente

Sappiamo che il vetro tradizionale è un materiale idoneo alla captazione dell’energia solare, sia termica che luminosa, ma ciò diviene tuttavia svantaggioso nei casi in cui l’irraggiamento solare superi certi livelli, sia per l’effetto del surriscaldamento, frequente alle nostre latitudini, sia per l’eventuale verificarsi dei fenomeni di abbagliamento.

Photo credit: energyplus

Le frecce indicano i raggi solari e il percorso che questi fanno all’interno dell’isolamento termico trasparente TIM.


Il TIM (Transparent lnsulation Material o Materiale Isolante Trasparente) è un materiale di recente introduzione sul mercato, che unisce le prestazioni di trasparenza e di isolamento termico. La sua peculiarità è la capacità di trasmissione della luce combinata con un elevato livello di isolamento termico.



L’isolamento trasparente può essere classificato in quattro categorie principali:

1. a cavità parallele alla muratura: possono presentare prestazioni termiche assai elevate, benché talvolta comportino una riduzione del coefficiente di trasparenza
2. con cavità perpendicolari alla parete: viene facilitato l’effetto serra e dunque il relativo guadagno solare
3. con cavità reticolare, viene garantito un buon grado di isolamento termico
4. struttura quasi omogenea in aerogel, viene garantito un buon grado di isolamento termico e di trasmissione luminosa

I materiali isolanti trasparenti con buona resistenza termica (un pannello da 3 cm può raggiungere valori di trasmittanza termica di 0,4-0,5 W/mqK) sono più adatti ad essere accoppiati con sistemi solari passivi, quali muro Trombe, per aumentare la captazione della radiazione solare. Quelli con una buona trasmissione luminosa, ovviamente, sono più idonei per realizzare l’involucro edilizio trasparente.

Per approfondire sull’isolamento termico trasparente e l’involucro edilizio

• Sistemi e materiali per la dolcevita in architettura
• L’involucro trasparente
• Guida agli isolanti naturali
• Architettura ed energia solare
• Dalla casa passiva alla casa solare

Così la definisce il DPR n°59 del 2 Aprile 2009, decreto di attuazione dell’art.4, comma 1, lettera a) e b) del D.Lgs. 311/06 e ss.mm.





La trasmittanza termica periodica cos’è? E’ una delle proprietà termiche dinamiche che caratterizza l’inerzia termica dell’involucro edilizio e gioca un ruolo importante nei confronti dei carichi termici esterni che lo attraversano, quindi sui consumi energetici e sul benessere abitativo. La trasmittanza termica periodica e le altre proprietà termiche in regime dinamico si calcola con la norma tecnica UNI EN ISO 13786.

Ho preparato un foglio di calcolo excel sulla base della suddetta norma, molto pratico e intuitivo, che può esserti utile nello studio dei componenti edilizi. Con tale software puoi analizzare e verificare sia proprietà termiche stazionarie (trasmittanza termica U, massa superficiale, ecc.), sia proprietà termiche dinamiche (trasmittanza termica periodica, capacità termica areica periodica, ammettenza termica, fattore di attenuazione, sfasamento, ecc.).

Le proprietà termiche dinamiche che puoi calcolare con il foglio di calcolo ti saranno utili sicuramente in due ambiti diversi dell’attuale normativa nazionale sul risparmio energetico:

1. Prestazioni energetiche degli edifici e degli impianti
2. Valutazione della qualità termica estiva dell’involucro edilizio

Ti farò vedere come usare il foglio di calcolo, con il quale puoi inserire una parete con e senza intercapedine d’aria, un tetto con intercapedini non ventilate, solai verso il terreno o verso porticati.


Vediamo tutti i dettagli:

• Prestazioni Energetiche degli Edifici e degli Impianti

  
  
  Riporto l’articolo 4, comma 18, lettera b) del DPR 2 aprile 2009 n° 59, dove si stabiliscono criteri generali e requisiti delle prestazioni energetiche degli edifici e degli impianti in merito alla riduzione del fabbisogno di energia per la climatizzazione estiva.

  Il progettista, al fine di limitare i fabbisogni energetici per la climatizzazione estiva e di contenere la temperatura interna degli ambienti, nel caso di edifici di nuova costruzione e nel caso di ristrutturazioni totali di edifici esistenti:

  b) esegue, in tutte le zone climatiche ad esclusione della F, per le localita’ nelle quali il valore medio mensile dell’irradianza sul piano orizzontale, nel mese di massima insolazione estiva, sia maggiore o uguale a 290 W/mq:

  1) relativamente a tutte le pareti verticali opache con l’eccezione di quelle comprese nel quadrante nord-ovest / nord / nord-est, almeno una delle seguenti verifiche:

  • che il valore della massa superficiale Ms sia superiore a 230 kg/mq;
  • che il valore del modulo della trasmittanza termica periodica (YIE) sia inferiore a 0,12 W/mq°K;

  2) relativamente a tutte le pareti opache orizzontali ed inclinate che il valore del modulo della trasmittanza termica periodica YIE sia inferiore a 0,20 W/mq°K;







• Valutazione della Qualità Termica Estiva dell’Involucro Edilizio

  
  
  Le linee guida nazionali sulla certificazione energetica pongono finalmente l’attenzione sui consumi per il raffrescamento degli edfici. La valutazione della qualità termica dell’involucro edilizio è ritenuta opportuna e dovrà essere riportata negli attestati di certificazione energetica.

  Tale valutazione non è obbligatoria nella certificazione di singole unità immobiliari ad uso residenziale con superficie utile non superiore a 200 mq, per le quali si calcoli il fabbisogno per il raffrescamento con il metodo semplificato (paragrafo 5.2, punto 3 delle linee guida). Se la valutazione delle prestazioni termiche dell’involucro edilizio non viene fatta, all’unità immobiliare viene assegnata la categoria “V”, quella meno performante.

  La predetta valutazione può essere fatta attraverso due metodi:

  a) metodo basato sulla determinazione dell’Epe,invol (vedi linee guida)

  b) metodo basato sulla determinazione di parametri qualitativi, per il quale puoi usare il foglio di calcolo excel che ho preparato.

  I parametri qualitativi di cui si parla nelle linee guida sono il fattore di attenuazione e lo sfasamento termico.

  Ecco i limiti e le rispettive categorie qualitative consigliate dalle linee guida nazionali sulla certificazione energetica.
  
  
  
  
  





• Trasmittanza Termica Periodica Yie e Foglio di Calcolo excel UNI EN ISO 13786

  Adesso ti faccio vedere come calcolare la trasmittanza termica periodica e le altre proprietà termiche dinamiche di un componente edilizio.

  1. Per prima cosa devi scegliere il tipo di componente edilizio che vuoi analizzare; parete, tetto, solaio su portico (flusso termico discendente) ecc.
     
     

  
  
  

  2. Scegli il periodo delle variazioni termiche. Generalmente si usa 24 ore, ma la norma consiglia una caratterizzazione del componente edilizio su quattro periodi di riferimento: 3,6,12 e 24 ore.

  
  
  

  3. Inserisci gli strati del componente edilizio partendo dal lato interno per un massimo di 10 strati.
     Per quanto riguarda le proprietà termiche e fisiche dei principali materiali da costruzioni, ti segnalo le norme tecniche di riferimento sulle quali poter reperire i valori:

     - UNI 10351
     - UNI 10355
     - UNI 12524
     - UNI EN 1745

     Per inserire una intercapedine d’aria non ventilata, devi spuntare la casella corrispondente sotto “aria”, inserirne una descrizione, lo spessore, cancellare le proprietà termiche, inserire la resistenza termica sotto la colonna blu (la resistenza termica delle intercapedini d’aria non ventilate puoi trovarle sotto la scheda “materiali”, in basso a sinistra, o sulla norma tecnica UNI EN ISO 6946).
     
     

  
  
  

  4. Leggi i risultati, sia in regime stazionario che in regime periodico. In fondo noterai la stratigrafia del tuo componente edilizio e la possibilità di conoscerne l’indice del potere fonoisolante calcolato in modo semplificato.
     
     

  
  
  
  

  Aggiornamento: Aggiunta la Resistenza Termica come Input negli Strati

  Ho aggiornato il foglio di calcolo excel aggiungendo la possibilità di inserire la resistenza termica di un materiale (a), piuttosto che la sua conduttività termica (resistenza termica=spessore/conduttività termica); lo spessore dei vari materiali va sempre inserito per necessità di calcolo periodico stabilizzato (vedi s/d), nonchè per la restituzione grafica del pacchetto stratigrafico.
  
  
  
  
  
  Per inserire la resistenza termica di un materiale, tenendo per buoni densità e calore specifico (stiamo parlando di materiali che partecipano nell’inerzia termica in quanto costituiti da massa; per le intercapedini d’aria vale ancora quanto sopra), basta inserire il rispettivo valore nella casella corrispondente (b) e lasciare vuota quella della conduttività termica (c).

  Lo spessore dello strato va sempre inserito.
  
  
  
  

  Usa al Massimo il Foglio di Calcolo

  Una potenzialità del foglio di calcolo scaturisce dall’uso della funzione “ricerca obiettivo”, che puoi attivare sotto “Strumenti/Ricerca obiettivo”. Ad esempio puoi ricercare automaticamente lo spessore di isolante termico per il quale si ottiene il valore 0,12 W/mqK della Trasmittanza Termica Periodica come indicato dalla legge.
  
  
  
  
  
  Hai dei dubbi sull’uso del foglio di calcolo? Hai suggerimenti o sapresti ottimizzarlo, magari implementando nuove funzioni? Per qualsiasi cosa sei il benvenuto.
  
  
  
  Se riscontri dei problemi nel foglio di calcolo puoi indicarli nei commenti a questo articolo in modo da correggerli tempestivamente.

Scarica Gratis il Foglio di Calcolo Excel UNI EN ISO 13786 + Linee Guida Nazionali Complete

Photo credit: helenarostunova

In particolare sto studiando l’efficacia che ha la capacità termica areica interna periodica e la trasmittanza termica periodica nel migliorare le condizioni di comfort ambientale negli edifici, nonchè la potenzialità di attenuare i carichi termici per il raffrescamento in fase estiva.


Se sei interessato all’argomento e vuoi capire meglio quali sono e perchè l’inerzia termica interna porta benifici nell’abitare, non perderti le slide che ho preparato.

Approfondimenti sulla Capacità Termica Areica Interna Periodica

• Massa e Comfort: Necessità di una Adeguata Capacità Termica Areica Interna Periodica – L’industria dei Laterizi
• Influenza della Capacità Termica Areica Interna Periodica sul Risparmio Energetico e Comfort Ambientale negli Edifici

1. attenuare le oscillazioni della temperatura ambiente dovuta ai carichi termici interni ed esterni variabili nell’arco del giorno (radiazione solare, persone, elettrodomestici);
2. accumulare il calore e rilasciarlo dopo un certo numero di ore nel tempo.

Photo credit: Andrea Ursini Casalena



La proprietà termica dell’involucro edilizio più utilizzata nel bilancio energetico di un edificio è la trasmittanza termica stazionaria (U = W/mqK), che ne rappresenta la capacità isolante, ma non quella di inerzia termica.

La fase estiva, sottovalutata nella certificazione energetica italiana degli edifici, comporta elevati consumi per raffrescamento e condizioni di discomfort nei nostri climi temperati, e va quindi assolutamente presa in considerazione. Essendo caratterizzata da carichi termici al contorno variabili nell’arco della giornata e in modo più evidente rispetto all’inverno, la stagione estiva chiama in gioco l’inerzia termica dell’involucro edilizio.


L’inerzia termica si può descrivere attraverso due principali proprietà termiche dinamiche:

1. trasmittanza termica periodica (Yie = W/mqK)
2. capacità termica areica interna periodica (Cip = kJ/mqK)

1. Trasmittanza Termica Periodica (Yie): Controllo Dei Carichi Termici Esterni

La Yie (Yie = U*fd) è il prodotto tra il fattore di attenuazione (a) (fd [adimensionale]) e la trasmittanza termica stazionaria (U [W/mqK]) e rappresenta sia il grado di smorzamento che quello di sfasamento (b) dell’onda termica proveniente dall’esterno.

La trasmittanza termica periodica è stata limitata a 0,12 W/mqK secondo le Linee Guida Nazionali (attuazione del D.Lgs. 311/06 in materia di rendimento energetico degli edifici) ed è alternativa al limite sulla massa superficiale (230 kg/m2 per zone in cui la radiazione solare sul piano orizzontale è superiore a 290 W/mq, secondo comma 9, allegato I, D.Lgs. 311/06) dei componenti edilizi per il contenimento dei consumi estivi.

La Yie rappresenta quindi un buon parametro di controllo e di mitigazione dei carichi termici provenienti dall’esterno.



Nota (a): Il fattore di attenuazione è il rapporto tra l’ampiezza del flusso termico uscente e quello entrante in un componente edilizio (parete o tetto).


Nota (b): Lo sfasamento dell’onda termica rappresenta il tempo con cui il picco massimo della temperatura esterna impiega ad attraversare completamente un componente edilizio.

2. Capacità Termica Areica Interna Periodica (Cip): Controllo Dei Carichi Termici Interni

La Cip, capacità termica areica interna periodica, calcolata come la Yie, secondo la UNI EN ISO 13786:2008 (Thermal performance of building components — Dynamic thermal characteristics — Calculation methods), rappresenta la capacità di un componente edilizio di accumulare i carichi termici provenienti dall’interno.

Maggiore è il valore della Cip (massa posta verso l’interno), maggiore è l’accumulo termico. L’accumulo dei carichi termici interni da parte di una parete permette di mantenere le temperature superficiali su livelli accettabili, cioè con oscillazioni e valori limitati nell’arco della giornata, a favore sia delle condizioni di comfort ambientale che dei consumi per la climatizzazione estiva.

Approfondimenti

Massa e Comfort: Necessità di una adeguata Capacità termica areica interna periodica

Giacomo Colombo, Fabio Colombo
Edifici Passivi
Lo stato dell'arte nella progettazione degli edifici passivi
Alinea Editrice
Prezzo € 25,00

Photo credit: wienerberger.it

Tale corsa al risparmio energetico ha favorito l’introduzione nel mercato di soluzioni costruttive leggere superisolate, tipiche dei paesi nordici, che nei nostri climi temperati non forniscono sufficienti condizioni di benessere all’interno degli edifici.

Soluzioni costruttive massive hanno invece una intrinseca capacità di mitigare le temperature negli ambienti in fase estiva, garantendo una condizione di benessere accettabile e abbassando i consumi per il condizionamento.

Un esempio di nuove norme sono le norme tecniche:

1. UNI TS 11300-1_2008 (Determinazione del fabbisogno di energia termica dell’edificio per la climatizzazione estiva ed invernale)
2. UNI TS 11300-2_2008 (Determinazione del fabbisogno di energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale e per la produzione di acqua calda sanitaria)

che vanno a sostituire la precedente UNI EN ISO 832 e saranno integrate all’interno di Docet Pro, software gratuito su piattaforma web per la certificazione energetica degli edifici.

Su tali norme il controllo sui consumi energetici, estivi ed invernali, è quasi totalmente affidato alle proprietà di isolamento dei componenti edilizi, quindi alla trasmittanza termica stazionaria, tralasciando le proprietà di inerzia termica dell’edificio.

Nel prossimo articolo vedremo come l’inerzia termica data dalla massa dei componenti edilizi opachi, quali pareti e coperture, può dare un contributo positivo sulla richiesta di energia per la climatizzazione estiva.