Trasmittanza U vs resistenza termica R

Ai fini del comfort e dell’efficienza energetica di un edificio, un ruolo di primo piano è svolto dal suo involucro termico, che d’essere in grado di disaccoppiare termicamente l’ambiente interno dalla variabilità delle condizioni esterne, in estate come in inverno.

A questo fine, le strutture dell’involucro devono essere in grado di regolare il flusso di calore che le attraversa: la trasmittanza e la resistenza termica sono due modi di descrivere questo fenomeno.

Trasmittanza e Resistenza termica sono due modi per descrivere quanto è “isolata” una struttura: entrambi hanno vantaggi e svantaggi nel loro utilizzo pratico, ma rappresentano le due facce della stessa medaglia.

Entrambi i valori presumono un flusso di calore costante all’interno di una struttura solida opaca, delimitata da due superfici piane parallele. Questo è ad esempio il caso delle pareti esterne o della copertura di un fabbricato, in inverno. Il funzionamento estivo delle strutture opache dell’involucro (trasmittanza periodica, sfasamento e attenuazione) è sostanzialmente diverso, e verrà descritto in un articolo dedicato.

Flusso

A sinistra, la stratigrafia tipo di una parete esterna; al centro, la direzione del flusso monodimensionale, ortogonale alle superfici interna/esterna; a destra, la distribuzione delle temperature all’interno della struttura

Queste strutture possono essere costituite da uno o più strati, realizzati con materiali anche diversi tra loro. La norma di riferimento per il calcolo è la ISO 6946.

Le eventuali discontinuità all’interno degli strati di una struttura, specialmente all’interno di uno strato di materiale isolante, costituiscono ponti termici, e il maggiore flusso di calore deve essere calcolato secondo la UNI EN ISO 10211.

RESISTENZA TERMICA “R”

La resistenza termica – valore R – è un parametro particolarmente diffuso nel contesto nord Americano.

Questo valore descrive quanto una struttura, o un singolo strato, si oppone al passaggio del calore: il valore è direttamente proporzionale allo spessore dello strato, e inversamente proporzionale alla conducibilità termica (valore lambda) del materiale che costituisce lo strato stesso. L’unità di misura è l’inverso della trasmittanza termica, ossia m2K/W.

R = s / λ

s: spessore dello strato

λ: conducibilità termina del materiale

L’aumento di resistenza termica di uno strato di materiale è proporzionale al suo spessore: al raddoppio dello spessore, la resistenza termica raddoppia. Questo rende il valore R un parametro molto pratico, che non richiede particolari calcoli.

Ad esempio, nel caso di un pannello in lana di roccia, spesso 5 cm:

R =s / λ = 0,050 m / 0,037 W/mK = 1,35 m2K/W

Aumentando lo spessore o il numero di strati dello stesso materiale, la resistenza R aumenta in modo proporzionale:

1 strato, spessore 5 cm, resistenza R = 1,35 m2K/W;

2 strati, spessore 10 cm, resistenza R = 2,70 m2K/W;

3 strati, spessore 15 cm, resistenza R = 4,05 m2K/W;

4 strati, spessore 20 cm, resistenza R = 5,40 m2K/W.

al raddoppiare dello spessore di isolante, la resistenza termica raddoppia

Nel calcolo della resistenza totale della struttura, occorre considerare anche le resistenze superficiali date dagli strati d’aria interno (Rsi = 0,13 m2K/W, per elementi verticali) ed esterno (Rse = 0,04 m2K/W).

Il vantaggio del valore R risiede nella sua praticità di calcolo, lo svantaggio è che il valore non è direttamente proporzionale al flusso termico che attraversa la struttura, e può pertanto trarre in inganno

TRASMITTANZA TERMICA “U”

La trasmittanza termica – valore U – descrive il flusso termico tra i due lati della struttura piana (lato caldo ed freddo): il suo valore esprime direttamente la quantità di calore che attraversa l’elemento. Questo valore  è particolarmente utilizzato in Europa. L’unità di misura è W/m2K per il Sistema Internazionale, e BTU/h*ft2*°F per il Sistema Imperiale.

La trasmittanza viene calcolata come inverso della somma delle resistenze termiche che costituiscono la struttura:

U = 1 / Rtot

Rtot: somma di tutte le resistenze termiche della struttura, comprese le resistenze superficiali (Rsi e Rse)

Essendo calcolato come l’inverso della resistenza termica totale della struttura, il valore di trasmittanza U ha pertanto un andamento non lineare, bensì iperbolico.

U - R graph

La diminuzioe del flusso termico che attraversa la struttura (trasmittanza U) all’aumentare della sua resistenza termica complessiva (BEA)

Per questo motivo, l’aumento di isolamento (diminuzione del flusso termico) dato dall’aumento dello spessore di isolante non è direttamente proporzionale all’aumento di spessore dell’isolante stesso.

Riprendendo l’esempio dei pannelli in lana di roccia di cui sopra, la trasmittanza totale diventa:

1 strato, spessore 5 cm, trasmittanza U = 0,658 W/m2K

2 strati, spessore 10 cm, trasmittanza U = 0,348 W/m2K

3 strati, spessore 15 cm, trasmittanza U = 0,237 W/m2K

4 strati, spessore 20 cm, trasmittanza U = 0,179 W/m2K

al raddoppiare dello spessore di isolante, la capacità isolante della struttura è meno del doppio

Il vantaggio di utilizzare il valore di trasmittanza (U) è che questo esprime il flusso effettivo di calore che attraversa una struttura; lo svantaggio è che richiede un calcolo un po’ più complicato della semplice somma delle resistenze dei singoli strati.

5 responses to Trasmittanza U vs resistenza termica R

  1. rolando

    tutto OK.
    Alla base dei calcoli teorici d’isolamento termico ci sono i valori di progetto dei materiali utilizzati. Dal 1 luglio 2013 la rivoluzione in edilizia è rappresentata dal Regolamento Europeo CPR 305/2011. Il Produttore, o Responsabile azienda, garantisce con la firma del DoP le Prestazioni del Prodotto da Costruzione da immettere sul mercato e automaticamente può apporre la Marcatura CE.
    Finalmente il Termotecnico ha disponibili valori d’isolamento termico garantiti da utilizzare nei calcoli.
    Rolando

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    • Enrico Bonilauri Post Author

      Non credo che le prestazioni dichiarate dal produttore esentino il progettista da responsabilità. La conducibilità termica di progetto va comunque calcolata dal progettista in base alla destinazione d’uso del prodotto, secondo la UNI EN ISO 10456.

      Mi piace

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