Ponti termici controterra con IRIS 4.0: l’analisi agli elementi finiti in accordo con UNI EN ISO 10211

22/08/2017 3722
Cogliamo l’occasione della recente pubblicazione di IRIS 4.0 per fare il punto sull’analisi dei ponti termici controterra. Il tema, diversamente da quanto si possa pensare, non è affrontato in modo chiaro dalla normativa vigente, e pertanto merita una riflessione di carattere tecnico. Nell'articolo che segue sono proposti e commentati alcuni passaggi della norma UNI EN ISO 10211 sulla valutazione energetica dei nodi controterra e un esempio di simulazione di un ponte termico con IRIS 4.0.
 
L’ analisi energetica
L’obiettivo di un’analisi energetica di un edificio è quello di quantificare i fabbisogni legati ai diversi servizi presenti. Per quanto riguarda il servizio di riscaldamento, l’analisi generalmente si può suddividere in tre passaggi: prima la quantificazione del bilancio energetico dell’involucro, poi l’analisi dei rendimenti dei sottosistemi impiantistici e infine la quantificazione dell’energia rinnovabile e non rinnovabile atta a soddisfare il servizio. In questo quadro i ponti termici rappresentano un elemento chiave del primo passaggio. La loro incidenza può pesare infatti dal 5 al 25% del risultato finale. Se a questa osservazione aggiungiamo anche il fatto che i ponti termici sono gli elementi a più alto rischio di formazione di muffa dell’involucro, ne consegue che non si possono trascurare né da un punto di vista energetico né igrotermico.
 
Il peso energetico di un ponte termico
L’aggiornamento della norma UNI/TS 11300-1 pubblicato a giugno 2014, ha ridefinito l’elenco dei metodi di calcolo utilizzabili per quantificare il peso energetico di un ponte termico. Questo elenco prevede per gli edifici di nuova costruzione la scelta tra un calcolo con un’analisi numerica agli elementi finiti (con errore potenziale del 5%) o un cosiddetto “calcolo manuale” (errore del 20%); mentre per gli edifici esistenti oltre ai suddetti metodi si aggiunge anche la possibilità di utilizzare abachi di riferimento precalcolati (errore del 20%).
Visto le premesse sull’importanza dei ponti termici riportate al paragrafo precedente, va da sé che tra tutti i metodi è da preferire il preciso, ovvero un’analisi numerica agli elementi finiti condotta in accordo con la norma UNI EN ISO 10211 “Ponti termici in edilizia - Flussi termici e temperature superficiali - Calcoli dettagliati”.
Secondo questa norma il peso energetico di un ponte termico non si valuta come dato a se stante, ma va inteso sempre come fattore correttivo per il calcolo del coefficiente di dispersione, ovvero:
 
dove:
 
Hè il coefficiente di dispersione per trasmissione espresso in W/K;
è la sommatoria delle trasmittanze degli elementi disperdenti moltiplicate per l’area degli stessi;
 è la sommatoria dei coefficienti di trasmittanza lineica dei ponti termici moltiplicati per l’estensione lineare degli stessi.
  
In altri termini, il coefficiente di trasmittanza lineica Ψ con cui è sintetizzato il ponte termico, descrive l’influenza dello stesso rispetto al flusso termico totale del nodo. In termini matematici questo concetto si esprime con la formula [1].
 
Riassumendo quindi quanto fin qui esposto possiamo dire che: 1) per analizzare il servizio energetico di riscaldamento di un edificio è necessario conoscere il bilancio energetico dell’involucro; 2) per ottenere questo risultato si deve quantificare il peso energetico dei ponti termici; 3) per farlo il metodo più preciso passa attraverso il calcolo agli elementi finiti del coefficiente di trasmittanza lineica Ψ dei vari nodi architettonici.
 
Ponte termico controterra
La norma UNI EN ISO 10211 affronta l’argomento nel capitolo 10.4 “Determinazione della trasmittanza termica lineare per giunzioni parete/pavimento”. In questo capitolo vengono proposti due metodi per calcolare il coefficiente Ψ di un nodo controterra denominati “Opzione A” e “Opzione B”. Il testo della norma lascia però molti dubbi:
1-     nella descrizione dei modelli geometrici si richiama il coefficiente B’ come se fosse la larghezza del pavimento, quando invece è definito al capitolo 5.2 della stessa norma come “dimensione caratteristica del pavimento” ovvero B’=bc/(b+c), dove b e c sono la larghezza e la lunghezza del pavimento.
2-     l’Opzione A si basa su uno schema che presenta un solaio poggiato sul terreno con parete perimetrale completamente fuori terra. Il metodo, che dovrebbe essere generico, in realtà non si adatta ai casi in cui il livello della pavimentazione è più basso del livello del terreno (la norma non spiega come considerare nel calcolo la parete interrata).
3-     Lo schema dell’Opzione B presenta un’astrazione geometrica ancora più audace. Il metodo prevede infatti il calcolo di un coefficiente L2D,a nato dalla trasformazione del nodo parete-solaio controterra in un solaio poggiato su terreno. Ne consegue una difficoltà oggettiva di interpretazione e applicazione del metodo che praticamente ne annullano l’utilizzo.
4-     la formula (20) della norma riporta un probabile errore di battitura, infatti per quanto descritto nel testo del capitolo sarebbe più logico aspettarsi l’espressione (0.5xB’)+w anziché 0.5x(B’+w).
 

Viste queste difficoltà interpretative e applicative è ragionevole trovare delle vie alternative per il calcolo del coefficiente Ψ di un nodo controterra.  

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Articolo a cura di ANIT - Associazione Nazionale per l'Isolamento Termico e acustico