Cosa si nasconde dietro al famigerato valore di Uw?

La Trasmittanza Termica Uw

La trasmittanza termica (unità di misura W/m² K) misura la quantità di calore che nell’unità di tempo attraversa un elemento strutturale della superficie definita in presenza di una differenza di temperatura tra l’interno e l’esterno. Essendo l’obiettivo del risparmio energetico quello di minimizzare la dispersione di calore, è necessario che gli elementi costituenti l’involucro edilizio abbiano un basso valore di trasmittanza termica, così da ridurre la quantità di calore disperso. Se questo passaggio di calore avviene attraverso superfici eterogenee, la trasmittanza specifica di ciascun materiale, causerà il formarsi di vari ponti termici (passaggio più rapido di calore in una determinata sezione di materiale).

Per finestre e porte-finestre, la trasmittanza termica del serramento rappresenta la media pesata tra la trasmittanza termica del telaio Uf e di quella della vetrata Ug, più un contributo aggiuntivo, la trasmittanza termica lineare Ψ, dovuta all’interazione fra i due componenti e alla presenza del distanziatore, applicato lungo il perimetro visibile della vetrata. Nel caso degli infissi, ricorre la formazione dei ponti termici, in particolare tra le due lastre di vetro, causati dal contatto fisico tra vetro e canalino. In genere, la trasmittanza termica Uw di un serramento, può essere determinata sia con il calcolo, sia con la prova sperimentale su campione fisico. 

Trasmittanza termica

Dalla formula vediamo come la trasmittanza sia la combinazione di diversi componenti, alcuni di essi dati dalle normative, altri dai produttori dei materiali:

U_f e A_f,
indicano la trasmittanza del telaio e le dimensioni di quest’ultimo, che possiamo riscontrare nei report dei laboratori, saranno quindi valori certificati; 

U_g e A_g
sono valori forniti dai produttori del vetro, ovvero dimensioni e trasmittanza dell’elemento vetrazione; 

Ψ di formula è un valore tabellare (normativa Uni En Iso 10077-2), i valori indicati però (0,08 - 0,11) sono sempre in favore di sicurezza, quindi più alti di quelli che normalmente si otterrebbero con un calcolo numerico.

Dopo l’inasprimento dei limiti di trasmittanza termica da rispettare, i serramentisti che vogliono far fronte alle restrizioni, spesso non sanno quale strada intraprendere. Fino ad ora questi ultimi si sono affidati ai risultati dei report ottenuti dai Laboratori Notificati, che utilizzano per il calcolo valori tabellari di Ψ.

Questa è la strada più semplice e veloce perché il dato di trasmittanza termica riportato in etichetta dovrà comunque essere calcolato da un Ente Notificato. Ma la questione che vogliamo sollevare è la seguente: le cose cambiano prendendo in esame i valori calcolati rispetto a quelli tabellari? Può, il calcolo preciso del valore del distanziale PSI, cambiare il risultato della trasmittanza della finestra Uw a favore del serramentista? 

I margini di sicurezza dei metodi semplificati

La ricerca ha come finalità quella di rispondere a questi quesiti. Con l’ausilio di un software di calcolo specifico, viene esaminato il miglioramento delle prestazioni di scambio termico per serramenti di diverso tipo, in alluminio, legno e pvc, dei quali sono state effettuate varie simulazioni. (Si riportano ad esempio i risultati ottenuti esaminando un tipo di infissi in alluminio).

È possibile calcolare il valore Ψ con precisione senza dover necessariamente inserire nei calcoli il valore tabellare. Il percorso anzitutto prevede la discretizzazione tramite tipologie differenti di infissi, ad esempio alluminio, legno e pvc. In questo modo è possibile la verifica dei risultati ottenuti e la deduzione di conclusioni utili. Il calcolo è stato effettuato sia sul nodo laterale, sia su quello centrale del componente edilizio finestrato di dimensioni standard da normativa 153 cm X 147,6 cm.

La modellazione con il software di calcolo, secondo la Norma UNI EN ISO 10077-2, è il primo step attraverso il quale si ottiene il valore Uf (trasmittanza termica del telaio).

Il primo campione inserito nel programma è il nodo laterale in alluminio (lf 95 mm), al quale verranno assegnate, nel modello virtuale, le proprietà specifiche di conducibilità termica e di emissività, secondo i materiali di cui è composto (alluminio, barrette in poliammide, guarnizioni in EPDM).

Importanti sono anche le tipologie di cavità, ventilate o non ventilate, presenti nella sezione esaminata e assegnate sempre secondo normativa. 
 

Il secondo step, sempre in ambito di calcolo è l’assegnazione dei valori di temperatura dell’ambiente interno ed esterno (nel nostro caso la variazione di temperatura va da -10°C a + 20°C). Ultimata la calcolazione, otterremo la trasmittanza termica del telaio U_f secondo la formula sempre contenuta nella UNI EN ISO10077-2:

Il valore di conduttanza termica L_f² D, tiene conto di tutto il flusso di calore che passa sia dalla parte del telaio che dalla parte del pannello inserito al posto del vetro. A questo valore sottrarremo il  contributo del pannello rappresentato dal valore Up moltiplicato per il suo  ingombro frontale bp. Infatti il pannello ha un valore di conducibilità termica nota, impostato nel programma di calcolo e di conseguenza ne conosciamo il comportamento termico. A questo punto, dividiamo il numeratore della formula di cui sopra per l’ingombro frontale del sistema e otterremo finalmente il valore Uf del nodo. 

Come ottenere il massimo dai nostri infissi

Nel nostro caso, il nodo laterale in alluminio inserito nel software, con pannello standard, avrà un valore di trasmittanza U_f pari a 2,7 W/m²k. Sapendo che il valore Ψ dipende dalla specifica combinazione di telaio e vetro, dopo aver ottenuto l’U_f del nostro nodo, occorre fare simulazioni con n vetrazioni di livello prestazionale diverso, nel nostro caso: U_g = 0,8 - 1,1 - 1,4 - 1,8. A partire dal valore U_f ottenuto, combinato con differenti tipi di vetrazione, sfruttando la formula che la Norma UNI EN ISO 10077-2 ci suggerisce, in cui Ψ=(LΨ 2D -U_f b_f -U_g b_g Ψ), possiamo calcolare ogni volta il valore di Ψ e simulare, così, il comportamento reale del serramento. I risultati di Ψ calcolati, dovranno essere poi confrontati con quelli ottenuti utilizzando uno Ψ tabellare, che è a favore di sicurezza ed ha quindi un margine cautelativo. I risultati di Ψ ottenuti dal calcolo del software risulteranno dunque più bassi di quelli tabellari cautelativi, possiamo pertanto lavorare sul valore Ψ calcolato, il quale permette dei vantaggi a livello prestazionale; Ψ è infatti un valore fondamentale per arrivare al calcolo della trasmittanza totale della finestra (U_w).
 

L’inserimento di Ψ calcolato rispetto a Ψ tabellare e i valori di U_w. (Tabella 1.3)

Inoltre, abbiamo visto che il canalino distanziatore ha un peso abbastanza importante e migliori risultati, si otterrebbero con l’utilizzo del canalino termico rispetto a quello in alluminio comunemente utilizzato. 

In conclusione, tutto ciò può essere d’aiuto ai serramentisti nell’affinare la strategia aziendale, misurandola sulle proprie possibilità e produzioni; a volte affidarsi ai report di laboratorio potrebbe essere riduttivo per un determinato prodotto, che con un calcolo personalizzato potrebbe diventare più competitivo sul mercato.

Le aziende potrebbero ottenere risultati più vantaggiosi quindi, attraverso simulazioni e prove fatte direttamente in azienda, finalizzate a modifiche più o meno consistenti del prodotto, in base alla quantità della produzione stessa. Questo comporta che le aziende rivedano la propria struttura organizzativa, prevedendo all’interno di essa un settore di Ricerca e Sviluppo e provvedere così in maniera autonoma all’innovazione tecnologica e al miglioramento del prodotto.

*N.B.: I dati desunti dal report sono riferiti ai rapporti del Rosheneim.