Il ponte termico di bordo vetro: il valore PSIg

Continuiamo il nostro approfondimento in materia di serramenti, affrontando il ponte termico di bordo vetro.

Questo ponte termico, inevitabile, rappresenta il punto più debole di un involucro termico ben progettato, e va affrontato con molta cura per evitare discomfort, condensa (o ghiaccio), e perdita di prestazione del serramento stesso.

Dal punto di vista del comfort termico, il serramento gioca un ruolo di notevole importanza: una finestra che rispetta i requisiti per Case Passive, in base al clima nella quale viene installata, è in grado di evitare il fenomeno dell’asimmetria radiante, e di evitare il fenomeno della condensa lungo il bordo del vetro. Al contrario, una finestra di scarsa qualità, fa percepire come “freddo” un ambiente anche a temperatura maggiore di 20°C, e può dare origine a fenomeni di condensa.

Radian symmetry

L’importanza di un serramento di qualità per il comfort all’interno di un ambiente (immagine: Passivhaus Institut).

In articoli precedenti, abbiamo descritto in modo dettagliato la trasmittanza termica delle vetrocamere, Ug, e quella del telaio serramento, Uf. Dove questi due elementi si incontrano, vetro e telaio serramento, si ha il ponte termico di bordo vetro, PSIg.

 

In un involucro termico ben progettato, il nodo tra telaio serramento e vetro rimane il punto più debole dell’intero edificio, ossia dove si hanno le temperature superficiali più basse (fattore fRsi).

Finestra con Thermix

Termografia di una finestra di una Casa Passiva: i distanziali risaltano, perché anche se ben progettati, rimangono il punto più debole dell’involucro termico (termografia di Enrico Baschieri, EcoDesign)

Se questo nodo non viene curato, è facile che si verifichino fenomeni di condensa lungo il bordo interno, a causa di temperature locali inferiori al punto di rugiada. In condizioni particolarmente rigide, si può addirittura avere la formazione di ghiaccio sulla superficie del vetro a contatto con l’ambiente interno (con grande discomfort).

2016-01-01 08.43.04 HDR

Ghiaccio formatosi di notte lungo il perimetro del vetro di una finestra di scarsa qualità, a contatto con l’ambiente interno, a causa di temperature esterne particolarmente rigide

E’ bene diffidare da brochure commerciali e facili dichiarazioni di tanti produttori, perché queste sono spesso il frutto di marketing barbarico, anziché di vere analisi sul prodotto.

Finestra pvc con condensa

Una brochure commerciale (con la nostra nota sulla condensa), dove le isoterme del produttore stesso smentiscono lo slogan, dimostrando la scarsa qualità della soluzione proposta.

CALCOLO DEL PONTE TERMICO DI BORDO VETRO, PSIg

Come ogni altro ponte termico, occorre calcolare sia il valore PSI (in questo caso, PSIg), che il fattore di temperatura (fRsi), con un calcolo agli elementi finiti, utilizzando la sezione corretta del telaio serramento, la stratigrafia del vetro e i distanziali in progetto.

I distanziali (anche dette “canaline”), sono gli elementi rigidi che connettono tra loro le lastre di vetro di una vetrocamera: in ordine dal più scadente al più performante, questi possono essere:

  • in alluminio;
  • in acciaio inox;
  • in materiale plastico (con o senza rivestimenti in inox).
spacers

Esempi di distanziali in alluminio, acciao inox o ibridi acciaio-plastica. I distanziali più avanzati dal punto di vista termico, non prevedono l’impiego di metallo.

Dal pundo di vista del calcolo agli elementi finiti, i distanziali possono essere modellati secondo la geometria reale dell’elemento (più accurato, ma non fattibile con software gratuiti tipo Therm), o con il metodo 2Box model.

Spacer geometry

La geometria reale di un distanziale, ottenibile in formato dwg dal produttore, per una simulazione dettagliata agli elementi finiti.

Spacer 2box model

La geometria del medesimo distanziale, per un calcolo semplificato agli elementi finiti con il metodo del 2Box model.

Avremo modo di confrontare i due metodi in dettaglio, in un prossimo articolo.

08 spacer

La finestra di una Casa Passiva, con distanziale prestazionale per minimizzare il ponte termico di bordo vetro PSIg.

Come in qualsiasi transizione tra due elementi aventi trasmittanza differente, anche in questo caso il calcolo restituisce il valore di flusso bidimensionale totale, L2D. Questo è diverso dalla somma dei due flussi monodimensionali, dati dal vetro (L1D_g = Ug * bg) e dal telaio (L2D_f = Uf * bf): la differenza di flusso è proprio il ponte termico PSIg:

PSIg = L2D – (L1D_g + L2D_f)

Nel caso del ponte termico di bordo vetro, il valore riferito alle misure interne è il medesimo di quello riferito alle misure esterne.

ISO 10077-2 bf

Un estratto dalla UNI EN ISO 10077-2, dove viene identificata la misura bf di riferimento per il calcolo della trasmittanza del telaio. Nel caso del ponte termico di bordo vetro, PSIg, il valore PSI riferito alle misure interne è il medesimo di quello con misure esterne.

COME VARIA IL PONTE TERMICO DI BORDO VETRO?

Il ponte termico di bordo vetro, sia in termini di flusso (PSI) che di temperature superficiali (fRsi), è influenzato da diversi fattori:

  • tipo di serramento;
  • a parità di serramento, quale profilo (inferiore, laterale ecc.);
  • a parità di serramento e profilo, la sua sezione utile dal punto di vista termico (che varia in base allo spessore del vetro);
  • tipo di vetro (numero di camere, spessore delle cavità, spessore delle lastre);
  • tipo di distanziale (in alluminio, acciaio, ibrido polimero-acciaio, polimero);
  • tipo di sigillatura della vetrocamera (polisulfide, silicone, poliuretano, butile a caldo);
  • la profondità d’incasso della vetrocamera nel telaio.

Ci teniamo a sottolineare che una stessa finestra ha almeno due valori distinti di PSIg, dovuti al fatto che questa ha almeno due valori distinti di trasmittanza termica del telaio Uf (uno per il profilo inferiore, uno per quello laterale/superiore).

Emu - window frame isotherms

Al variare dello spessore complessivo della vetrata, cambia il flusso termico all’interno del telaio: cambia il valore del ponte termico PSIg, e anche in parte quello della trasmittanza del telaio, Uf.

I dati forniti dai produttori sono accettabili se e solo se vengono rispettati fedelmente tutti i fattori elencati qui sopra. La realtà dei fatti è che i valor PSIg di progetto (uno per profilo) vanno calcolati sulla base del serramento e delle effettive vetrocamere in progetto.

Emu - glass edge thermal bridge

La direzione del flusso termico nel nodo tra telaio e vetrocamera. Dall’immagine risulta evidente che il variare dello spessore delle lastre interna ed esterna fa variare il valore del ponte termico PSIg

Si possono usare valori “medi” di PSIg?

Visto l’elenco di variabili qui descritto, dovrebbe essere evidente come il valore PSIg poco si presti ad essere reso “medio”.

  • il valore PSIg  medio corretto equivale alla media ponderata dei diversi PSIg del singolo serramento, in base alle variabili sopra descritte, e alla geometria dei profili;
  • il valore PSIg medio sbagliato, è un qualsiasi numero del quale il progettista dell’edificio abbia intenzione di assumersi la responsabilità (come nel caso della trasmittanza Uf o del lambda di progetto di un materiale isolante).

Un valore che non può essere assolutamente preso come medio è il fattore di temperatura fRsi, per la verifica della formazione di condensa nel nodo telaio-vetro. Questo va calcolato agli elementi finiti, sulla base della geometria che rispetta il più possibile la realtà (motivo per il quale, il 2box model non è molto accurato). Il calcolo corretto del fattore fRsi prevede l’analisi del nodo completo, con il serramento inserito nella stratigrafia della parete, in modo che la geometria analizzata rispecchi il più possibile le condizioni reali nelle quali si troverà il serramento.

CONCLUSIONI

Per il comfort termico, l’assenza di condensa superficiale (o ghiaccio), e l’efficienza energetica del serramento e dell’edificio, il ponte termico di bordo vetro assume un ruolo di primaria importanza.

Questo valore, in termini di flusso termico (PSI) e di fattore di temperatura (fRsi), varia in modo non trascurabile in base al profilo del serramento considerato e al tipo di vetro in progetto, oltre che ad altri parametri, rendendo vano (ed errato) l’uso di valori standardizzati.

Con l’innalzarsi dei requisiti di qualità degli edifici, anche nel caso di ristrutturazioni, il ponte termico di bordo vetro dimostra come il Ventunesimo secolo richieda progettisti sempre più preparati, in grado di svolgere analisi molto dettagliate su nodi così importanti per l’involucro termico.

 

NOTA

Le analisi agli elementi finiti sono state svolte con software Dartwin.

 

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