Ponti termici: conoscere il fattore di temperatura fRsi

Continuiamo la serie dei nostri articoli dedicati ai ponti termici, illustrando il valore fRsi, che descrive in termini assoluti la “bontà” termica del nodo costruttivo dal punto di vista delle temperature superficiali interne.

Se il valore PSI indica il maggiore o minore flusso di energia dato dalla discontinuità dell’involucro, causata dal ponte termico, il fattore fRsi è fondamentale dal punto di vista del comfort e della salubrità dell’edificio.

Sia nel caso di nuove costruzioni che di ristrutturazioni, e a prescindere dalla classe energetica dell’edificio, per il comfort abitativo è fondamentale che l’involucro termico risulti il più possibile omogeneo. Per questo motivo, è molto importante che i ponti termici del fabbricato vengano studiati nel dettaglio sia in termini di flusso termico (PSI), che di temperature superficiali interne (fRsi).

Il flusso bidimensionale di calore attraverso le strutture dell'involucro termico, in corrispondenza, in questo caso, di un angolo del fabbricato.

Esempio di un ponte termico dato dalla geometria delle strutture, che creano una discontinuità nell’involucro termico.

IL FATTORE DI TEMPERATURA fRsi

In inverno, la temperatura “media” interna viene garantita dall’involucro termico e dall’impianto di riscaldamento; lo stesso accade in estate, se l’edificio è dotato di un impianto di raffrescamento. Questo però non significa che la temperatura interna risulti omogenea in ogni punto delle superfici interne. Proprio a causa delle discontinuità (ponti termici) presenti nell’involucro, la temperatura superficiale in alcuni punti risulta più bassa della “media”. Alzare la temperatura media della casa di qualche grado non risolve il problema, perchè la temperatura nel punto debole rimane più bassa: questo fenomeno è causato dal fattore di temperatura “fRsi” del ponte termico.

Il fattore fRsi è dato dal rapporto tra la differenza di temperatura tra interno ed esterno nel punto “debole”, e la differenza di temperatura “media” tra ambiente interno ed esterno:

fRsi = ( Tmin – Te ) / ( Ti – Te )

Tmin: temperatura superficiale nel ponte termico;

Ti: temperatura interna;

Te: temperatura esterna

La differenza tra temperatura “media” ed ambiente esterno è un dato relativamente semplice: la temperatura interna di progetto (Ti) è 20°C, mentre la temperatura esterna (Te) dipende dal clima locale nel quale si sta progettando. La temperatura superficiale minima (Tmin) in corrispondenza del ponte termico, invece, richiede un calcolo agli elementi finiti secondo norma EN 13788, sulla base della geometria del nodo costruttivo e delle caratteristiche fisiche dei materiali utilizzati. Da notare che è errato calcolare il fattore fRsi partendo dalla temperatura minima ottenuta dal calcolo dello PSI (EN 10211), perchè variano le resistenze superficiali interne.

Il valore di fRsi è un numero puro, che va da 1 a 0:

fRsi = 1 : la temperatura superficiale nel ponte termico è identica a quella del resto della casa, ed è il risultato migliore che si possa ottenere (ed è fisicamente impossibile da ottenere).

fRsi = 0: la temperatura in corrispondenza del ponte termico è identica a quella esterna, e il risultato in termini di comfort è disastroso (altrettanto impossibile da ottenere).

Se è fisicamente impossibile avere un valore fRsi =1 in un ponte termico, a causa della discontinuità data dal ponte stesso, è sempre meglio cercare di ottenere un valore il più alto possibile.

FATTORE DI TEMPERATURA E COMFORT

Temperature più basse in determinati punti delle superfici interne hanno diverse ricadute dal punto di vista del comfort e della salubrità di un fabbricato.

Dal punto di vista del comfort termico, questa asimmetria fa percepire come “freddo” anche un ambiente che ha una temperatura media più alta della norma. Per il medesimo principio, lo stesso ambiente sembrerà anche più caldo d’estate.

Se a queste temperature localizzate più basse si aggiunge un problema di umidità legati alla mancanza di ventilazione, allora l’ambiente sarà soggetto all’insorgere di muffa e/o condensa proprio là dove il fattore fRsi è più basso.

Esempio di muffa in casa

Muffa causata da ponti termici e mancata ventilazione – foto di Damiano Chiarini

Per evitare risultati disastrosi, quindi, un intervento di riqualificazione sull’involucro termico (ad esempio, la sostituzione dei serramenti esterni) deve prevedere l’analisi dei fattori di temperatura.

FATTORI fRsi A CONFRONTO

Quando si progetta la risoluzione di un ponte termico,è possibile confrontare la “bontà” di diverse soluzioni dal punto di vista del comfort proprio utilizzando il fattore fRsi.

Esempio di calcolo del fattore fRsi per il ponte termico di un pilastro, con una soluzione non mitigata (A) e una mitigata (B).

Esempio di calcolo del fattore fRsi per il ponte termico di un pilastro, con una soluzione non mitigata (sinistra) e una mitigata (destra).

Come riportato nel grafico, la soluzione A, dove il ponte termico causato dal pilastro non è stato mitigato, è soggetta al rischio muffa già con temperature esterne miti, in primavera e in autunno.

CONCLUSIONI

Per garantire il comfort e la salubrità degli edifici, è necessario valutare nel dettaglio i punti deboli del suo involucro termico, rappresentati dai ponti termici.

Che si tratti di Case Passive o meno, la salubrità della casa deve essere la priorità, pertanto ogni progetto che riguarda l’involucro termico, deve prevedere la valutazione delle temperature superficiali per evitare il rischio muffa/condensa.

In un nostro precedente articolo, abbiamo illustrato come solo certificato energetico non esprime la vera qualità di un immobile, perchè non contiene alcuna informazione in termini di comfort e/o salubrità.

Per mitigare l’effetto dei ponti termici, possono essere possibili diverse soluzioni: il fattore fRsi, descritto in questo articolo, consente di confrontare tra loro la “bontà” di queste soluzioni dal punto di vista delle temperature superficiali, e pertanto del comfort.

12 responses to Ponti termici: conoscere il fattore di temperatura fRsi

  1. luca

    E’ possibile che il software di calcola mi da il fattore di temperatura superficiale di progetto fRsi,min maggiore di 1 (1,45) ad ottobre? oppure è un errore del software? se cosi fosse nessuna muratura riuscirebbe a superare la verifica di condensa superficiale..

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    • Enrico Bonilauri Post Author

      Ciao Luca,
      Un fattore di temperatura fRsi maggiore di 1,0 è senza dubbio un errore.
      Con temperatura interna di 20’C e esterna di -5’C, un fRsi di 1,45 vorrebbe dire che nel tuo ponte termico la temperatura superficiale sarebbe pari a 36’C.

      Di solito, questi errori sono dovuti ad errate impostazioni delle condizioni al contorno. Che software stai usando?

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      • luca

        Ciao Enrico, allora prima di dare colpe al software,c’è da capire da dove viene fRsi 1,45. La verifica nel caso in esame nel mese di ottobre viene fatta con umidità relativa interna 87,2. Il nuovo dm 26 giugno 2015 pone il limite di umidità superficiale ad 80. Per questo motivo viene fuori un valore maggiore di 1, che nessuna muratura può soddisfare. Adesso sto esaminando le normative per capire come le stesse calcolano il valore di umidità relativa interna. Gli scenari sono 3:
        1 il valore di umidità relativa interna è funzione anche delle caratteristiche della muratura
        2 vi è un paradosso normativo
        3 il software sbaglia i calcoli

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      • Enrico Bonilauri Post Author

        Il fattore fRsi non tiene conto dell’umidità: è semplicemente il rapporto tra differenza di temperatura locale e generale (vedi formula nell’articolo). Data questa definizione, il suo valore non può mai essere maggiore di 1,0. A occhio, l’errore sta o nell’impostazione delle condizioni al contorno, o in un baco del software.

        Detto questo, un valore di umidità relativa interna dell’87% è estremamente alto – a livello di una cantina interrata dove appendi i salami a stagionare (scusa la mia emilianità).

        Il livello di umidità relativa da impostare nella condizione al contorno interna dipende dall’occupazione – se non ricordo male, vedi la UNI10339. Il vecchio Dpr59 prescriveva una UR del 65%, che è comunque alto. Se hai la ventilazione meccanica, puoi usare un valore pari a 50%. L’UR non dipende dal tipo di struttura: è una condizione che assegni tu.

        Al di là del DM 26 giugno, la norma da seguire è la 13788.

        Fammi sapere, ciao

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      • luca

        Allora il dm 26 giugno 2015, dice che per le verifiche bisogna usare le UNI 13788 e le condizioni interne devono essere calcolate secondo il metodo delle classi di concentrazione. Ho seguito passo passo il procedimento per il calcolo di fRsi,min; si parte dalla temperatura esterna e umidità esterna di progetto, poi si calcola la pressione di vapore esterna “pe”, poi la si somma ad un contributo “delta p” funzione della temperatura esterna e tipo di edificio, e si ottiene la pressione di vapore interna, la si divide per 0,8 (per il pericolo di muffa) e da questa si trova la temperatura minima superficiale di progetto, da qui si calcola fRsi. Ho fatto i calcoli manualmente e ho ottenuto una t min superficilale di progetto di 18,85. Ora essendo la temperatura interna di 20 gradi +-2, avrò per temperature minori di 18,85 un fRsi,min maggiore di 1. Infatti il software di calcolo l’aveva impostata a 18 gradi, con cui secondo i miei calcoli manuali verrebbe fRsi,min di 1,28. Quindi posso concludere dicendo che il metodo delle classi di concentrazione, almeno per la verifica condensa superficiale, fa acqua da tutte le parti, perchè ti calcola il solo valore di pressione di vapore, che avrà effetti totalmente diversi per differenti temperature interne, e la si può aggirare semplicemente impostando una temperatura di progetto a 22 gradi nei calcoli. Finalmente qualcosa di interessante da inserire nella mia tesi. Fammi sapere cosa ne pensi, ciao 🙂

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      • Enrico Bonilauri Post Author

        Luca, scusa ma non riesco a seguire il tuo ragionamento. Hai letto la 13788? In ogni caso, ripeto, il calcolo del fRsi non tiene MAI conto dell’umidità, e il suo valore è sempre e in ogni caso minore di 1,0.

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      • luca

        non confondiamo fRsi con fRsi,min. Il primo è il fattore di temperatura e rappresenta la “qualità termica” di ogni elemento dell’involucro edilizio, non potrà mai essere uguale o maggiore di 1… e il secondo è il fattore di temperatura di progetto ed è solo un parametro di verifica, che paradossalmente viene in alcuni rari casi maggiore di 1.

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      • Enrico Bonilauri Post Author

        la definizione di fRsi,min è analoga a quella di fRsi: in entrambi i casi, se il valore è maggiore di 1 significa che la temperatura locale è maggiore di quella “generale”. Hai un report di calcolo con indicate le condizioni al contorno (T e UR), in modo che possa verificare le impostazioni?

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  2. Cos’è un materiale isolante? | Emu Architetti

    […] caso del balcone in legno di cui sopra, il ponte termico non crea problemi dal punto di vista delle temperature interne (fRsi = 0,94); tuttavia il valore PSI del ponte termico è pari a 0,0247 W/mK: questo valore non […]

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