Prestazioni termiche e igrometriche di una parete in balle di paglia pressata intonacata con calce e argilla con attenzione all'ìnerzia termica interna (individuata dalla capacità termica areica interna). Vengono presentate anche le prestazioni termiche di una parete a cassetta tradizionale con isolamento interno in calce e canapa, messa a confronto con isolamento interno in EPS (polistirene espanso sinterizzato).

1. PRESTAZIONI TERMO-IGROMETRICHE
DI UN INVOLUCRO EDILIZIO
IN MATERIALI NATURALI
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2. Il microclima
Viene definito "microclima" l'insieme delle caratteristiche fisiche
dell'aria dell'ambiente in cui viviamo. Normalmente, dato che la
nostra attività avviene prevalentemente in ambienti chiusi, il
microclima descrive le proprietà qualitative dell'aria di tale
ambiente confinato.
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3. La sensazione umana di benessere
termoigrometrico in ambienti civili e di lavoro
dipende principalmente da:
Le condizioni di benessere
termoigrometrico
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INERZIA TERMICA

4. Cos’è l’inerzia termica
L’inerzia termica è la capacità di un componente
edilizio (parete o tetto) di:
attenuare le oscillazioni della temperatura
ambiente dovuta ai carichi termici interni ed esterni
variabili nell’arco del giorno (radiazione solare, persone,
elettrodomestici)
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accumulare il calore e rilasciarlo dopo un certo numero
di ore nel tempo.

5. Cos’è l’inerzia termica
La proprietà termica dell’involucro edilizio più utilizzata
nel bilancio energetico di un edificio (in fase invernale) è
la trasmittanza termica stazionaria (U = W/m2K), che ne
rappresenta la capacità isolante, ma non quella di inerzia
termica.
La fase estiva, essendo caratterizzata da carichi termici al
contorno variabili nell’arco della giornata in modo più
evidente rispetto all’inverno, chiama in gioco l’inerzia
termica dell’involucro edilizio.
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6. UNI 13786 e regime sinusoidale
La norma UNI EN ISO 13786
contiene una procedura per il calcolo del
fattore di decremento, del suo ritardo
(sfasamento) e delle capacità termiche
riferite alle due facce di un componente
edilizio.
La procedura ipotizza che le temperature e i
flussi termici abbiano la forma di sinusoidi
che, attraversando la parete, subiscono una
attenuazione e uno sfasamento.
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7. UNI 13786 e regime sinusoidale
Ipotizzando:
1. flusso termico monodimensionale, ossia per una parete piana
indefinita di spessore costante;
2. un mezzo omogeneo ed isotropo, con diffusività termica α;
3. assenza di generazione interna di calore
02
2
=
∂
∂
−
∂
∂
x
T
t
T
α
Per affrontare lo studio della conduzione in
regime dinamico è necessario risolvere
l’equazione differenziale di Fourier.
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8. 02
2
=
∂
∂
−
∂
∂
x
T
t
T
α
p
c⋅
=
ρ
λ
α
Conduttività termica [W/mK]
Calore specifico [J/kgK]
Densità [kg/m3]
( )tsenATx
ω⋅==0
La temperatura varia con
una legge sinusoidale
Diffusività termica Temperatura
UNI 13786 e regime sinusoidale
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9. P
π
ω
2
=
PULSAZIONE
( )tsenATx
ω⋅==0
PERIODO
P=12h
P=24h
UNI 13786 e regime sinusoidale
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10. ( )tsenATx
ω⋅==0
Intensità della radiazione solare per varie
esposizioni (Italia del sud - luglio).
P
π
ω
2
=
PULSAZIONE
PERIODO
P=24h
UNI 13786 e regime sinusoidale
Ing. Andrea Ursini Casalena

11. Risolta equazione si ottiene:






−=
−
xtsenAeT
x
x
α
ω
ωα
ω
2
2
Esterno
x=0 x
Interno
Mezzo
omogeneo
x=0.4
UNI 13786 e regime sinusoidale
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12. Esterno
x=0 x
Interno
Pareteomogenea
x=0.4
Le oscillazioni rapide vengono attenuate e
ritardate di più di quelle lente
P=24h
P=12h
P=6h
UNI 13786 e regime sinusoidale
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13. Le oscillazioni rapide vengono attenuate e
ritardate di più di quelle lente
UNI 13786 e regime sinusoidale
Poiché, man mano che si penetra nella parete, le oscillazioni più rapide
vanno estinguendosi, una volta raggiunta una certa profondità, l’onda di
temperatura sarà praticamente sinusoidale, cioè ridotta alla
fondamentale di periodo 24 ore.
P=24h P=2h
LA PROFONDITÀ A CUI ACCADE QUANTO AFFERMATO DIPENDE NON SOLO DAL
PERIODO MA ANCHE DALLA DIFFUSIVITÀ TERMICA DEL MEZZO Ing. Andrea Ursini Casalena

14. Diffusività α = 6*10-7 Diffusività α = 4*10-5
Minore sarà il valore della diffusività termica, maggiore sarà il contributo
del materiale nell’attenuare e sfasare l’onda termica entrante
p
c⋅
=
ρ
λ
α
UNI 13786 e regime sinusoidale
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15. Il regime sinusoidale
Materiale Conducibilità termica
λ
[W/mK]
Calore specifico
cp
[J/kgK]
Densità
ρ
[kg/m3]
Diffusività termica
α
[m2/s*10^7]
Fibre di legno 0,044 2000 250 0,88
Calce e canapa 0,089 1700 497 1,05
Lana di legno 0,065 1470 400 1,10
Blocchi calce e canapa 0,080 1700 400 1,18
Lana di roccia 0,038 1030 175 2,11
Sughero 0,045 1700 110 2,41
Paglia pressata 0,070 1900 130 2,83
Intonaco in argilla 1,500 2362 1700 3,73
Poliuretano espanso 0,023 1400 40 4,11
Lana di vetro 0,040 850 105 4,48
Intonaco a calce 0,800 1000 1600 5,00
Polistirene estruso
XPS
0,035 1450 33 7,31
Polistirene espanso
con grafite EPS
0,031 1450 25 8,55

16. UNI 13786 e analisi armonica
[ ]{ }
[ ]{ })()cosh()cos()()()cosh()cos()(
)cos()()()cosh()()cosh()cos()(
2
)()()cos()cosh(
21
12
2211
ξξξξξξξξ
δ
λ
ξξξξξξξξ
λ
δ
ξξξξ
sensenhjsensenhZ
senhsenjsensenhZ
senjsenhZZ
−+−−=
−++−=
+==
δ
ξ
d
=
π
α
ρπ
λ
δ
T
c
T ⋅
=
⋅⋅
⋅
=
Dove: 







⋅





=







1
1
21
11
2
2
~
ˆ
~
ˆ
qZZ
ZZ
q 22
12 θθ
Lunghezza di penetrazione
dell’onda termica
Diffusività
Parete multistrato
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17. UNI 13786 e analisi armonica








⋅





=







1
1
21
11
2
2
~
ˆ
~
ˆ
qZZ
ZZ
q 22
12 θθParete multistrato
Trasmittanza termica periodica (Yie = W/m2K)
Contiene concetto di sfasamento (φ) e attenuazione (d)
Capacità termica areica interna periodica (k1 = kJ/m2K)
Sfasamento (ore)
Fattore di attenuazione (-)
Ecc.
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18. L’inerzia termica si può descrivere attraverso due
principali proprietà termiche dinamiche:
trasmittanza termica periodica (Yie = W/m2K)
Contiene concetto di sfasamento (φ) e attenuazione (d)
capacità termica areica interna periodica (k1 = kJ/m2K)
Cos’è l’inerzia termica
UNI EN ISO 13786:2008
Thermal performance of building components - Dynamic thermal
characteristics - Calculation method
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19. Radiazione diretta
Temperatura aria
Radiazione diffusa
Yie k1
Trasmittanza
termica periodica
Capacità termica areica
interna periodica
Cos’è l’inerzia termica
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20. Trasmittanza Termica Periodica (Yie):
Controllo Dei Carichi Termici Esterni
(a) Il fattore di attenuazione è il rapporto tra l’ampiezza del flusso termico
uscente e quello entrante in un componente edilizio (parete o tetto).
(b) Lo sfasamento dell’onda termica rappresenta il tempo con cui il picco
massimo della temperatura esterna impiega ad attraversare completamente
un componente edilizio.
La Yie [W/m2K] trasmittanza termica periodica (calore
scambiato in regime sinusoidale da un corpo per unità di
superficie e di temperatura) rappresenta sia il grado di
attenuazione o fattore di decremento (a) che quello
di sfasamento (b) dell’onda termica proveniente
dall’esterno.
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21. Trasmittanza Termica Periodica (Yie):
Controllo Dei Carichi Termici Esterni
La Yie [W/m2K] trasmittanza termica periodica (calore
scambiato in regime sinusoidale da un corpo per unità di
superficie e di temperatura) rappresenta sia il grado di
attenuazione o fattore di decremento (a) che quello
di sfasamento (b) dell’onda termica proveniente
dall’esterno.
Parete -> Yie ≤ 0,10 W/m2K
Tetto -> Yie ≤ 0,18 W/m2K
Limiti DM 26/06/2015
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22. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
La k1 [kJ/m2K] capacità termica areica interna periodica,
rappresenta la capacità di un componente edilizio di
accumulare i carichi termici provenienti dall’interno, in
regime sinusoidale, per unità di superficie e temperatura.
Maggiore sarà il valore della k1 (massa posta verso ultimi
strati interni dell’involucro edilizio opaco), maggiore sarà
l’accumulo termico.
Limiti DM 26/06/2015 -> NESSUNO
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23. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
L’accumulo dei carichi termici interni da parte di una
parete permette di mantenere le temperature
superficiali su livelli accettabili,
cioè l’andamento della T superficiale interna di una
parete, nell’arco della giornata, si mantiene mediamente
più bassa, a favore sia delle condizioni di comfort interno
che dei consumi per la climatizzazione estiva.
Ing. Andrea Ursini Casalena

24. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
http://bit.ly/UNI13786
Calcolo proprietà dinamiche componenti opachi
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25. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Ing. Andrea Ursini Casalena

26. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Ing. Andrea Ursini Casalena

27. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Modello per la simulazione energetica in regimo dinamico (Energyplus)
Ing. Andrea Ursini Casalena

28. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Ing. Andrea Ursini Casalena

29. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Dati simulati
Ing. Andrea Ursini Casalena

30. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Ing. Andrea Ursini Casalena
Dati simulati

31. Capacità termica areica interna periodica
(k1): Controllo Dei Carichi Termici Interni
Ing. Andrea Ursini Casalena

32. Parete CON isolamento termico
interno k1 = 15,4 kJ/m2K
Parete SENZA isolamento termico
interno k1 = 57,9 kJ/m2K
Dati sperimentali
Primi giorni di giugno
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33. Parete CON isolamento termico
interno k1 = 15,4 kJ/m2K
Parete SENZA isolamento termico
interno k1 = 57,9 kJ/m2K
03 giugno
Ing. Andrea Ursini Casalena
Dati sperimentali

34. Il fattore di decremento è definito come il rapporto tra il modulo
della trasmittanza termica periodica e la trasmittanza in condizioni
stazionarie della parete.
U
Y
f ie
=
UfYie ×=
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UNI 13786 e verifiche di legge
“Attenzione alla Yie”

35. UNI 13786 e verifiche di legge
Decreto Requisiti Minimi – Allegato 1 – DM 26/06/2015

36. UNI 13786 e verifiche di legge
NON VERIFICATO
Ms ≥ 230 kg/m2
oppure
Yie ≤ 0,10 W/m2K
Limiti DM 26/06/2015
Ms = 177,5 kg/m2 < 230 kg/m2
Yie = 0,538 W/m2K > 0,10 W/m2K
k1 = 53,4 kJ/m2K
NON VERIFICATO
Ms intonaci = 58,5 kg/m2
Ing. Andrea Ursini Casalena

37. UNI 13786 e verifiche di legge
NON VERIFICATO
Ms ≥ 230 kg/m2
oppure
Yie ≤ 0,10 W/m2K
Limiti DM 26/06/2015
Ms = 214,5 kg/m2 < 230 kg/m2
Yie = 0,049 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 47,3 kJ/m2K
VERIFICATO
Ms intonaci = 29,5 kg/m2
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Isolamento a cappotto esterno

38. UNI 13786 e verifiche di legge
NON VERIFICATOMs = 201,0 kg/m2 < 230 kg/m2
Yie = 0,071 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 11,0 kJ/m2K
VERIFICATO
Ms intonaci = 43 kg/m2
ATTENZIONE!
Ms ≥ 230 kg/m2
oppure
Yie ≤ 0,10 W/m2K
Limiti DM 26/06/2015
Isolamento a cappotto interno

39. Ing. Andrea Ursini Casalena
ESEMPI DI STRATIGRAFIE
CON MATERIALI NATURALI

40. Esempi di stratigrafie con materiali naturali
Città = Montesilvano
T esterna di progetto = 2 °C
Zona climatica = D
Edificio di riferimento o ristrutturazione importante di 1 livello -
Trasmittanza termica U delle strutture opache verticali, verso
l’esterno, gli ambienti non climatizzati o contro terra
Ing. Andrea Ursini Casalena
Limiti U da DM 26/06/2015 edifici
nuovi o ristrutturazione importanti di
1 livello
(compreso ponti termici interni e metà ponti termici perimetrali)
Ristrutturazione importante di 2 livello o riqualificazione
energetica - Trasmittanza termica U delle strutture opache
verticali, verso l’esterno, gli ambienti non climatizzati o contro
terra
Limiti DM 26/06/2015
ristrutturazione importanti di 2
livello o riqualificazione energetica

41. Conduttività termica balla di paglia

42. UNI 13786 e verifiche di legge
U = 0,158 W/m2K
Fd = 0,32
φ = 10,4 ore
Yie = 0,051 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 24,2 kJ/m2K
U = 0,150 W/m2K
Fd = 0,04
φ = 21,8 ore
Yie = 0,006 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 83,0 kJ/m2K

43. UNI 13786 e verifiche di legge
Parete in paglia
Parete tradizionale casa in legno
Ing. Andrea Ursini Casalena

44. UNI 13786 e verifiche di legge
U = 0,34 W/m2K
Fd = 0,21
φ = 9,95 ore
Yie = 0,071 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 11,0 kJ/m2K
Isolamento a cappotto interno
U = 0,34 W/m2K
Fd = 0,09
φ = 16,71 ore
Yie = 0,032 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 58,9 kJ/m2K
CALCEeCANAPA
FIBRADICANAPA
Intonacoinargilla

45. UNI 13786 e verifiche di legge
Isolamento a cappotto interno
Parete a cassetta con isolamento interno in EPS
Parete a cassetta con isolamento interno in canapa e calce a argilla

46. UNI 13786 e verifiche di legge
U = 0,26 W/m2K
Fd = 0,13
φ = 10,99 ore
Yie = 0,033 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 47,1 kJ/m2K
Isolamento a cappotto esterno
U = 0,26 W/m2K
Fd = 0,07
φ = 17,40 ore
Yie = 0,018 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 46,6 kJ/m2K
9 + 0,5 cm 20 + 4 cm

47. UNI 13786 e verifiche di legge
Isolamento a cappotto esterno
Parete a cassetta con isolamento esterno in EPS
Parete a cassetta con isolamento esterno in paglia pressata

48. UNI 13786 e verifiche di legge
Gestisce bene i carichi termici interni
Limita le oscillazioni giornaliere della
temperatura superficiale interna a
favore di comfort e consumi estivi
U = 0,150 W/m2K
Fd = 0,04
φ = 21,8 ore
Yie = 0,006 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 83,0 kJ/m2K

49. UNI 13786 e verifiche di legge
U = 0,150 W/m2K
Fd = 0,04
φ = 21,8 ore
Yie = 0,006 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 83,0 kJ/m2K
Gestisce bene l’umidità interna
L’intonaco a base di argilla è un volano
termo-igrometrico. Assorbe molta
umidità e in tempi brevi.
Garantisce comfort interno e limita i
problemi legati agli sbalzi di umidità
relativa interna.

50. UNI 13786 e verifiche di legge
Valutazione in regime variabile oraria
su isolanti igroscopici in accordo con
EN ISO 15026
Software WUFI Pro distribuito da Fraunhofer IBP
Assenza di barriera al vapore interna U = 0,34 W/m2K
Fd = 0,09
φ = 16,71 ore
Yie = 0,032 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 58,9 kJ/m2K
CALCEeCANAPA
FIBRADICANAPA
Intonacoinargilla

51. UNI 13786 e verifiche di legge
U = 0,150 W/m2K
Fd = 0,04
φ = 21,8 ore
Yie = 0,006 W/m2K < 0,10 W/m2K
k1 = 83,0 kJ/m2K
Completa assenza di
Composti Organici Volatili
Direttiva 2004/42/CE - Decreto Legislativo 27 marzo 2006
n.161 su: Limitazione delle emissioni di VOCs dovuti all’uso
di solventi organici in alcune vernici e pitture (2006).
Assenza di COV

52. Un edificio a energia quasi zero
può essere anche ecologico
Grazie per l’attenzione
Ing.AndreaUrsiniCasalena