modulo 13 - la verifica termoigrometrica

5/16/2018 Modulo 13 - La Verifica Termoigrometrica - slidepdf.com

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TERMOTECNICATERMOTECNICA

MODULO 13MODULO 13

LA NUOVA VERIFICA TERMOIGROMETRICALA NUOVA VERIFICA TERMOIGROMETRICA



UNI EN ISO 13788:2003

La presente norma fornisce procedure di

calcolo per determinare:

la temperatura superficiale interna di componenti oelementi edilizi al di sotto della quale è probabile la

crescita di muffe, in funzione della temperatura edell’umidità relativa interne;

il metodo può essere anche utilizzato per la previsione delrischio di altri problemi di condensazione superficiale;



UNI EN ISO 13788:2003

La presente norma fornisce procedure dicalcolo per determinare:

La valutazione del rischio di condensazioneinterstiziale dovuta alla diffusione del vapore acqueo.

Il metodo usato assume che l’umidità di costruzione si sia

asciugata e non tiene conto di alcuni importanti fenomeni fisici,quali: la dipendenza della conduttività termica dal contenuto di

umidità; lo scambio di calore latente;

la variazione delle proprietà dei materiali in funzione delcontenuto di umidità; la risalita capillare e il trasporto di acqua liquida all’interno dei

materiali; il moto dell’aria attraverso fessure o intercapedini;

la capacità igroscopica dei materiali.



CONDENSA SUPERFICIALE [UNI EN ISO 13788]

VALUTAZIONE DELLA CONDENSA SUPERFICIALE

PER CIASCUNO DEI MESI DELL’ANNO:

Passo a) definire la temperatura dell’aria esterna;

Passo b) calcolare i valori dell’umidità esterna;

Passo c) definire la temperatura dell’aria interna;Passo d) calcolare i valori di umidità interna;

Passo e) definire il valore massimo accettabile di umidità

superficiale interna

Passo f) calcolare la temperatura minima accettabile

Passo g) definire il fattore di temperatura minimo e calcolo

del fattore di temperatura relativo ad una struttura



CONDENSA SUPERFICIALE – PASSO A

Temperatura media esterna (°C)durante il periodo di calcolo

Riscaldamento e raffrescamento degli edifici: Dati climatici

UNI 10349:1994

BISOGNA RIFARSI ALLA SEGUENTE NORMA



TEMPERATURA ESTERNA – PASSO A

VALORI MEDI MENSILI DELLA TEMPERATURA

MEDIA GIORNALIERA DELL’ARIA ESTERNA (θe)

P R

O C E D I M E N T I

D I V E R S I I N B A S E A L L A L O C

A L I T À :

CAPOLUOGOdi provincia

2 ALTRA LOCALITÀ

1

• Si identifica il CAPOLUOGO PIÙ VICINO inlinea d’aria e sullo stesso versante geografico.

• Si apporta una CORREZIONE al valore dellaTEMPERATURA per tenere conto della

diversa altitudine, secondo questa relazione:

e e,r r θ = θ - (z - z ) δ

temperatura del capoluogo(prospetto IV)

altitudine s.l.m. del capoluogo(prospetto IV)

altitudine s.l.m. dellalocalità considerata

Prospetto IV-valori medi mensili della temperatura media giornaliera dell’aria esterna

Prospetto II - valori del gradientevertiale di temperatura



UMIDITA’ ESTERNA – PASSO B

( )e e sat e p p = ϕ θ

Riscaldamento e raffrescamento degli edifici: Dati climatici

UNI 10349:1994

Prospetto XV-Valori medi mensili della pressione parziale del vapore d’acqua nell’aria esterna

P R

O C E D I M E N T I

D I V E R S I I N B A S E A L L A L O C

A L I T À :

VALORI MEDI MENSILI DELLA UMIDITA’ DELL’ARIA ESTERNA (ϕe

)



CONDENSA SUPERFICIALE – PASSO B

( )e e sat e p p = ϕ θ

17,269

237,3610,5 per 0sat p e C

⋅+= ⋅ ≥ °

θ

θ θ

21,875

265,5

610,5 per 0sat p e C

⋅+

= ⋅ < °

θ

θ

θ

e e

sat

p

p ϕ =

VALORI MEDI MENSILI DELL’UMIDITA’ DELL’ARIA ESTERNA (θe)

APPENDICE E



TEMPERATURA INTERNA – PASSO C

TEMPERATURA DI PROGETTOTEMPERATURA DI PROGETTO ((θθ

ii))per "temperatura dell'aria in un ambiente“ si intende la temperatura dell'aria misurata

secondo le modalità prescritte dalla norma tecnica UNI 5364;

Durante il periodo in cui è in funzione l'impianto di climatizzazione invernale, lamedia aritmetica delle temperature dell'aria nei diversi ambienti di ogni singola unitàimmobiliare non deve superare i seguenti valori con le tolleranze a fianco indicate:

18 °C +2 °C di tolleranza per gli edifici rientranti nella categoria E.8;

20 °C +2 °C di tolleranza per gli edifici rientranti nelle categorie diverse da E.8

E.1 Edifici adibiti a residenza e assimilabili;E.2 Edifici adibiti a uffici e assimilabili: pubblici o privati, indipendenti o

contigui a costruzioni adibite anche ad attività industriali o artigianali;E.3 Edifici adibiti a ospedali, cliniche o case di cura e assimilabili;E.4 Edifici adibiti ad attività ricreative o di culto e assimilabili;E.5 Edifici adibiti ad attività commerciali e assimilabili: quali negozi, magazzini

di vendita all'ingrosso, supermercati, esposizioni;E.6 Edifici adibiti ad attività sportive;E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili;

E.8 Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali e assimilabili.



UMIDITA’ RELATIVA INTERNA – PASSO D

UMIDITAUMIDITA’’ RELATIVA INTERNARELATIVA INTERNA ((ϕii))

i e p p p = + Δ

( )i i sat i p p ϕ θ =

Valutazione della pressione parziale interna




i e p p p = + Δ

Z=Δp




UMIDITAUMIDITA’’ RELATIVA INTERNARELATIVA INTERNA ((ϕii))

Umidità pari ad un valore costante quando è nota emantenuta costante,

per esempio da un impianto di condizionamento



Pressione parziale interna – PASSO D

( )

2

i e

v

T T G p R

nV

+Δ =

G = Produzione di vapore [kg/h]n = numero di ricambi orari [1/h]V = Volume interno netto di un edificio [m3]R

v= costante dei gas per vapore acqueo [Pa m3/(K kg)]

T = Temperatura assoluta [K]



Pressione parziale interna – PASSO D

Attività Applicazioni G [g/h]

Seduto a riposo Teatro 45

Seduto in attività leggera Ufficio, appartamento 65

Seduto in attività media Ufficio, appartamento 80

Seduto al ristorante Ristorante 115

In piedi, lavoro leggero Negozio 80

In piedi, lavoro medio Officina 200

In piedi, lavoro pesante Officina, cantiere 410

In movimento Banca 100

Danza moderata Sala da ballo 230

In cammino a 1,3 m/s Corridoi 265

Attività atletica Palestra, discoteca 450

Fonte: ASHRAE



Valore massimo – PASSO E

VALORE MASSIMO ACCETTABILEVALORE MASSIMO ACCETTABILEDELLDELL’’UMIDITAUMIDITA’’ RELATIVA IN CORISPONDENZARELATIVA IN CORISPONDENZA

DELLA SUPERFICIEDELLA SUPERFICIE

ϕsii = 0.8= 0.8

( )

0.8

i sat si

p p θ =



Temperatura superficiale – PASSO F

( ) 0.8i

sat si p p θ =

237,3 log

610,5 610,5 Pa17,269 log

610,5

sat e

sat

sat e

p

per p p

θ

⎛ ⎞⋅ ⎜ ⎟⎝ ⎠= ≥⎛ ⎞− ⎜ ⎟⎝ ⎠

265,5 log610,5

610,5 Pa21,875 log

610,5

sat e

sat

sat

e

p

per p p

θ

⎛ ⎞⋅ ⎜ ⎟⎝ ⎠= <⎛ ⎞−⎜ ⎟⎝ ⎠

Temperatura superficiale minima accettabile



Fattore di temperatura minimo – PASSO G

,min,min

si e

Rsi

i e

f θ θ

θ θ

−=

−θsi,min = Temperatura superficiale minima accettabile

θe = Temperatura esterna

θi = Temperatura interna



Fattore di temperatura minimo – PASSO G

,min,min

si e

Rsi

i e

f θ θ θ θ

−=−

Si definisce mese critico quello con il più alto valore richiestodi f Rsi,min.

Il fattore di temperatura per questo mese viene indicato conf Rsi,max.

Il componente edilizio deve essere progettato in modo tale daavere un fattore f

Rsisempre maggiore di f

Rsi,max



Verifica superficiale – PASSO G

f Rsi > f Rsi,max

Per elementi piani si ha: 1Rsi si f R U U ⎛ ⎞= − ⋅⎜ ⎟⎝ ⎠

U = trasmittanza della strutturaRsi = resistenza termica superficiale interna



CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE [UNI EN ISO 13788]

Questo punto fornisce un metodo per calcolare ilbilancio di vapore annuale e la massima quantità di

umidità accumulata dovuta alla condensazioneinterstiziale.Il metodo assume che l’umidità di costruzione si siaasciugata.

Il metodo dovrebbe essere considerato come uno strumento di valutazionepiuttosto che di previsione accurata.Esso permette di confrontare soluzioni costruttive diverse e di verificare glieffetti delle modifiche apportate alla struttura.

Esso non fornisce una previsione accurata delle condizioni igrometricheall’interno della struttura in opera e non è adatto per il calcolodell’evaporazione dell’umidità di costruzione.




A partire dal primo mese in cui è previstacondensazione, vengono considerate lecondizioni medie mensili esterne per calcolare la

quantità di acqua condensata o evaporata inciascuno dei dodici mesi dell’anno.

La quantità di acqua condensata accumulata alla

fine di quei mesi in cui è avvenuta condensazioneviene confrontata con quella evaporatacomplessivamente durante il resto dell’anno.




Il trasporto dell’umidità è assunto come soladiffusione del vapore acqueo, descritta dalla

seguente equazione (legge di Fick ):

00

d

p p g

x s

δ δ

μ

Δ Δ= =Δ

Densità di flusso di vapore[kg/(m2 s)]

Permeabilità al vapore dell’ariariferita alla pressione parziale del

vaporeδ 0 = 2 10 -10 [kg/m s Pa]

Fattore di resistenza igroscopicaadimensionaleUNI EN 12524

Differenza di pressione parziale[Pa]

Spessore dello strato

Spessore equivalente di ariaper la diffusione del vapore

d s x μ = ⋅ Δ




La conduttività termica dipende dal contenuto di umidità neimateriali, e nel processo di condensazione/evaporazione

viene ceduta/assorbita una certa quantità di calore.Questo modifica la distribuzione delle temperature e i valori asaturazione, condizionando quindi la quantità di acquacondensata o evaporata.

L’impiego di proprietà costanti dei materiali costituisceun’approssimazione.

In molti materiali si può verificare assorbimento capillare e

trasporto di acqua liquida, che possono cambiare ladistribuzione dell’umidità.

Semplificazioni del metodo:




Semplificazioni del metodo:

I movimenti dell’aria attraverso fessure o intercapedini d’ariapossono cambiare la distribuzione dell’umidità per trasportoconvettivo del vapore. Anche la pioggia o l’acqua prodotta

dalla fusione della neve possono influenzare le condizioniigrometriche.

Le reali condizioni al contorno non sono costanti nel periodo

mensile.

La maggior parte dei materiali è almeno in parte igroscopica epuò assorbire vapore d’acqua.

Si assume che il trasporto di vapore sia monodimensionale

Sono trascurati gli effetti delle radiazioni termiche e conlunghezza d’onda elevata.




CALCOLO:

T1

T2

d

l

Si divide la struttura in strati omogeneicon facce parallele

Per ogni strato si calcola:

la resistenza termica R

lo spessore equivalente di aria per la diffusione del vapore sd

I materiali isolanti si suddividono in un numero di straticaratterizzati ciascuno da una resistenza termica nonmaggiore di 0,25 [m2 K/W]

I materiali, come i fogli metallici, vengono associati ad un

valore di μ = 100000




CALCOLO:

T1

T2

d

l

Si calcolano i valori cumulati tral’esterno e ciascuna interfaccia:

1

'n

n se j

j

R R R

=

= + ∑

, ,1

'n

d n d j

j

s s =

= ∑ d s x μ = ⋅ Δ

Rsi Rse

R j

Si calcolano i valori di resistenza termica totale e di spessoreequivalente di aria per la diffusione del vapore

1

'n

T si j se

j

R R R R =

= + +∑ , ,1

'n

d T d j

j

s s =

= ∑

CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE [UNI EN ISO 13 88]




Si calcola la distribuzione di temperatura in corrispondenza di ogniinterfaccia:

( )n

n e i e T

R

R θ θ θ θ = + −

Distribuzione di temperatura in un elemento edilizio multistrato in funzione dellospessore ed in funzione della resistenza termica di ogni strato





Si calcola la distribuzione di pressione di saturazione, a partire dallatemperatura, in corrispondenza di ogni interfaccia:

17,269237,3610,5 per 0sat p e C

⋅+= ⋅ ≥ °

θ

θ θ

21,875

265,5610,5 per 0sat p e C

⋅

+= ⋅ < °θ

θ θ

APPENDICE E





Si rappresenta una sezione trasversale dell’elemento edilizio, riportandogli spessori di ciascuno strato d’aria equivalente per la diffusione delvapore, s d

Si tracciano segmenti di retta che uniscono i valori della pressione disaturazione del vapore in corrispondenza di ogni interfaccia tra gli

strati.





si traccia il profilo della pressione parziale del vapore come un segmento diretta tra la pressione parziale del vapore interna e quella esterna ( p i e p e).

VERIFICA CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE



VERIFICA CONDENSAZIONE INTERSTIZIALE

Se il segmento di retta non supera l’andamento della pressione disaturazione in corrispondenza di nessuna interfaccia, non si hacondensazione.

Il flusso specifico di vapore è: 0

,'

i e

d T

p p g

s δ

−=





Se la pressione parziale del vapore supera in una qualsiasiinterfaccia la pressione di saturazione, ritracciare la pressioneparziale del vapore come segmenti di retta tangenti al profilo dellapressione di saturazione del vapore, senza oltrepassarla.

Pressione di saturazione

pe

pc

ps

pi

s’d,c

Pressione parziale 1

Pressione parziale 2





Il flusso specifico di vapore che condensa è rappresentato dalla

differenza tra la quantità di vapore che giunge all'interfaccia dicondensazione e quella trasportata oltre questa.

0, , ,' ' 'i c c e

c d T d c d c

p p p p

g s s s δ

⎛ ⎞− −

= −⎜ ⎟−⎝ ⎠

g





Il flusso specifico di condensato viene calcolato per ogni interfaccia dicondensazione dalla differenza di pendenza tra due successivisegmenti di retta e cioè, nel caso di due interfacce dicondensazione

2 1 11 0

, 2 , 1 , 1' ' '

c c c e c

d c d c d c

p p p p g

s s s

δ ⎛ ⎞− −

= −⎜ ⎟−⎝ ⎠

g

2 2 12 0

, , 2 , 2 , 1' ' ' 'i c c c

c

d T d c d c d c

p p p p g

s s s s δ

⎛ ⎞− −= −⎜ ⎟

− −⎝ ⎠

Interfaccia c1:

Interfaccia c2:

EVAPORAZIONE INTERSTIZIALE [UNI EN ISO 13788]




In presenza di condensa, accumulata nei mesi precedenti, in una o piùinterfacce, la pressione parziale del vapore deve essere uguale aquella di saturazione e il profilo della pressione parziale del vaporedeve essere tracciato con segmenti di retta tra la pressione parzialedel vapore interna, quella in corrispondenza dell’interfaccia dicondensazione, quella del vapore esterna.





Il flusso specifico di evaporazione viene calcolato come:

0, , ,' ' 'i c c e

ev

d T d c d c

p p p p g

s s s δ

⎛ ⎞− −= −⎜ ⎟

−⎝ ⎠

VERIFICA INTERSTIZIALE [UNI EN ISO 13788]




MESE DI PARTENZA

A partire da un qualsiasi mese dell’anno (mese di tentativo),

calcolare la distribuzione della temperatura, della pressione disaturazione e della distribuzione di vapore attraverso il

componente

Determinare se è prevista condensazione.





MESE DI PARTENZA

Se non è prevista alcuna condensazione nel mese di tentativo,

ripetere il calcolo con i mesi seguenti in successione, fino a che:

a) non si trova condensazione in nessuno dei dodici mesi, edallora si assume che il componente sia esente da fenomeni

di condensazione interstiziale;

oppure

b) si individua un mese con condensazione, che viene consideratoil mese di partenza.




[ ]

MESE DI PARTENZA

Se si prevede condensazione nel mese di tentativo, ripetere il

calcolo con i successivi mesi precedenti a ritroso, fino a che:

a) si prevede condensazione in tutti i dodici mesi, ed allora, apartire da un mese qualunque, calcolare la condensaaccumulata complessivamente nell’anno;

oppure

b) si individua un mese senza condensazione e si considera quindi

il mese seguente come mese di partenza.




[ ]

VERIFICA

Non si verifica condensazione in nessuna interfaccia per nessunmese. In questo caso dichiarare la struttura esente dacondensazione interstiziale.




[ ]

La condensazione avviene in una o più interfacce ma, per ogni

interfaccia coinvolta, si prevede che tutta l’acqua condensata evaporinei mesi estivi. In questo caso riportare la massima quantità dicondensazione che si verifica in ogni interfaccia e il mese in cui si ha ilmassimo.

In ogni caso la quantità di condensa non può superare 500 g/m2. Tutta

la condensa formatasi all’interno di un elemento al termine del periododi riscaldamento dovrà sempre evaporare prima dell’inizio dellasuccessiva stagione di riscaldamento.




La condensazione avviene in una o più interfacce e non

evapora completamente nei mesi estivi. In questo casoriportare che la struttura non ha superato la verifica e indicarela massima quantità di condensa che si è verificata incorrispondenza di ogni interfaccia insieme alla quantità di

condensa che rimane dopo dodici mesi in ogni interfaccia.

modulo 13 - la verifica termoigrometrica

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