Un edificio per civile abitazione ha bisogno di energia per il riscaldamento invernale e per la produzione di acqua calda, di energia elettrica per l’illuminazione e per le utenze domestiche e, più raramente alla nostre latitudini, di energia per il raffrescamento estivo.

Il consumo di energia più importante è sicuramente quello per il riscaldamento invernale che è necessario per compensare le dispersioni di calore che l’edificio ha dal suo interno a temperatura più alta, verso l’esterno a temperatura più bassa.

Questa dispersione di calore avviene principalmente secondo la modalità di trasmissione per conduzione attraverso le pareti perimetrali, il pavimento, il soffitto, le finestre e le porte esterne.

In realtà intervengono anche le altre modalità di trasmissione termica, come la convezione e l’irraggiamento, ma il loro contributo è così piccolo che possiamo considerarlo non significativo.

Un po’ di teoria

La trasmissione del calore per conduzione è governata dalla legge di Fourier così espressa:

q= –λ/s(t1-t2)

Dove q è la densità di flusso termico che attraversa una parete piana indefinita di spessore s e con temperature delle due superfici opposte uguali a t1 e t2.
λ è un coefficiente che dipende dalla natura del materiale di cui è composta la parete ed è chiamato coefficiente di conducibilità.
q è espresso in W/m2 e, come si vede dall’equazione, è proporzionale alla conducibilità termica ed alla differenza di temperatura fra le due superfici opposte della parete, ed è inversamente proporzionale al suo spessore.

In altri termini la quantità di calore che attraversa un m2 di parete è tanto maggiore quanto più alta è la differenza di temperatura fra le due superfici opposte, diminuisce all’aumentare del suo spessore ed aumenta all’aumentare della conduci termica del materiale di cui è composta la parete.

Nella realtà pratica, però, abbiamo a che fare con pareti composte da più strati di materiale con differente conducibilità termica, e calcolare la quantità di calore che l’attraversa per unità di superficie non è facile usando l’equazione appena esposta.

Ci viene in soccorso allora il parallelo con l’elettricità ed in particolare con la legge di Ohm

V1 – V2 = R I

dove I è l’intensita di corrente e corrisponde alla quantità di calore specifico q, V1 – V2 è la differenza di potenziale e corrisponde alla differenza di temperatura t1-t2, e la resistenza R corrisponde a -s/λ che viene definita così resistenza termica. D’altronde è intuitivo che la resistenza termica di una parete aumenti con l’aumentare dello spessore ed aumenti al diminuire della conducibilità del materiale di cui è composta.

Analogamente a quanto avviene per i circuiti elettrici, dove la resistenza totale di più resistenze poste in serie è uguale alla somma delle singole resistenze, la resistenza termica totale di una parete composta è uguale alla somma delle resistenze dei singoli strati.

Legge di Fourier e legge di Ohm

Per chi vuole approfondire lo studio della trasmissione del calore rimando alla lettura di questo documento.

Cosa dice la legge

Il recente Decreto legislativo n. 192 del 19-8-2005, di attuazione della direttiva 2002/91/CE sul rendimento energetico in edilizia, stabilisce dei valori limite per una grandezza fisica chiamata trasmittanza termica la cui dimensione è espressa in W/m2K, dove la lettera K sta per grado Kelvin in osservanza al sistema di unità di misura europeo.

Essa viene definita per pareti opache (muri), pareti trasparenti (finestre, vetrate), per pavimenti e soffitti.

Se ritorniamo alla nostra equazione di Fourier, la trasmittanza altro non è che λ/s cioè l’inverso della resistenza termica.

Quindi la trasmittanza di una parete è la quantità di calore specifico (per m2) che l’attraversa nell’unità di tempo sotto la differenza di temperatura di un grado (non importa se gradi Kelvin o centigradi, perché si parla sempre di differenze di temperatura).

Se conosciamo dunque le resistenze termiche delle pareti del nostro edificio conosciamo pure le loro trasmittanze e possiamo verificare se rientrano o meno in quanto previsto dalla legge.

Calcolo della dispersione termica

Un sito interessante dove è possibile calcolare rapidamente le trasmittanze di pareti variamente composte è questo.

Sapendo come sono stati realizzati i muri, i solai e le finestre della propria casa, si possono calcolare rapidamente le relative trasmittanze e, moltiplicando queste ultime per i m2 di superficie e per il salto termico previsto fra interno ed esterno, si determina la dispersione termica totale della casa in Kwh.

5 Commenti

  • 1. Gaspa (25 gennaio 2008, 2:24 pm) :

    A parte che io non ho la minima idea di come siano stati realizzati i muri , i solai e le finestre della mia casa.

    Ma anche se lo sapessi, dopo aver calcolato la dispersione termica totale, se non va bene che faccio, la abbatto?

  • 2. Gianluigi Mazzufferi (25 gennaio 2008, 3:29 pm) :

    Mi meraviglia un po’ il commento soprastante. Soprattutto perché conosco Gaspa che non è affatto sprovveduto o superficiale.
    Cercare di capire com’è fatta una struttura, anche se vi si abita da anni, può aiutare a mettere in atto qualche piccola ma efficace “manovra di protezione”. Magari l’ing. Ciccotti ci racconterà presto come ha provveduto lui ad isolare i soffitti di casa sua.
    Penso anche che dovremmo tutti informarci su cos’è la certificazione energetica degli edifici visto che sono già entrate in vigore delle norme in proposito e altre sono prossime ad essere applicate. Lo saranno addirittura rendendo nulli i rogiti in caso di assenza di questo documento!
    Magari c’è qualcuno che vuol scrivere un post in materia o solo passarci dei link?
    Infine se vuoi fare qualche misura a casa tua, caro Gaspa, ho in prestito, per pochi giorni, un termometro ad infrarossi e posso venire io stesso a cercare i ponti termici o le zone di maggior scambio della tua abitazione.

  • 3. Gaspa (26 gennaio 2008, 6:31 am) :

    Boh, sarà che gli ingegneri dovrebbero progettarle bene le case e non spiegarci come fare a capire se le hanno progettate male.

    Sarà che un corso di ingegneria edile via web può essere sempre utile, ma non sono veramente riuscito a capire il fine ultimo del post in esame (ma questo è un mio difetto).

    Sarà che tu mi puoi anche prestare il termometro, ma magari io non ho i soldi per rifare tutto l’isolamento di casa mia (visto anche quello che costano i muratori) oppure che forse rifare l’isolamento mi costerebbe molto di più che consumare quel tot di energia sprecata per il non perfetto isolamento (ma su questo attendo lumi).

    Sarà che mi fa solo incazzare sapere che se dovessi fare un rogito, mi toccherebbe chiamare un tecnico (e pagarlo) solo per verificare se la mia casa è a norma (ma che cavolo, ha 25 anni mica 500!!!).
    Insomma questa legge è solo un altro degli innumerevoli balzelli che va ad incidere negativamente sul nostro reddito (che purtroppo, per alcuni, non è quello di un ingegnere).

    In definitiva, cari ingegneri, se lavoraste bene, non ci sarebbe bisogno di fare queste misurazioni, certo stimolanti intellettualmente, ma di discutibile valore economico.
    In fondo oggi, per una casa, ti chiedono 3000 euro al metro quadrato e pretendere che sia almeno isolata decentemente non sembra una richiesta assurda.

    Sono comunque curioso di sapere come fare queste “piccole modifiche” anche se IMO, prevenire dovrebbe essere meglio che curare!

    Scusa, ma in questi giorni sono un po’ polemico perché costretto, causa ginocchio malandato, a stare tutte le 24h tra le mie quattro mura male isolate!

  • 4. guglielmo (22 febbraio 2008, 5:45 am) :

    Trovo interessante questo articolo, considerando che sono interessato all’argomento, avrei piacere che continuassi la discussione, cioè una volta calcolato la dispersione termica, in funzione,dei metri cubi dell’appartamento,dei gradi giorno della zona climatica appartenente,come scelgo la potenzialità della caldaia ? è possibile fare una stima del consumo di combustibile giornaliero in funzione delle ore di riscaldamento?

  • 5. Francesco (23 febbraio 2008, 11:16 am) :

    Per calcolare la potenzialità della caldaia è necessario conoscere: la quantità di calore Qd dispersa attraverso i muri perimetrali, le finestre, il soffitto ed il pavimento;la quantità di calore Qv dispersa per la ventilazione dell’appartamento (normalmente si considera la metà del volume dell’appartamento per ora); gli apporti gratuiti di calore Qg(come l’irraggiamento solare sulle pareti/finestre esposte a sud);la quantità di calore Qs per riscaldare l’acqua per uso domestico.
    La somma algebrica di questi valori va divisa per il rendimento di caldaia dichiarato dal costruttore (di solito Rc=0,8, ma è più prudente considerare 0,7)e si ottiene la quantità di energia primaria necessaria all’appartamento. Quindi Qp= (Qd+Qv-Qg+Qs)/Rc. Qp è espresso in Kw e poiché il potere calorifico del metano è di 9,88 Kwh/mc è facile sapere quanti mc di metano all’ora devono essere bruciati per ottnere Qp. Siccome il calcolo delle dispersioni è fatto come media giornaliera (di notte si avrà una dispersione più alta di quella calcolata e di giorno più bassa) il consumo gionaliero deve essere calcolato moltiplicando quello orario per 24. La scelta della potenzialità della caldaia si fa cercando sul mercato quella di potenza più vicina a Qp, ma ovviamente un pò più alta di Qp.

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