Università degli Studi di Perugia
Dipartimento di Ingegneria Industriale, Sezione di Fisica Tecnica
ISOLAMENTO TERMICO DI TIPO
RADIANTE
prof.ssa Cinzia Buratti
SOMMARIO
• Presentazione dei risultati di prove sperimentali termiche effettuate su
materiali isolanti di tipo radiante nel periodo gennaio – marzo presso il
Laboratorio di Acustica del Dipartimento di Ingegneria Industriale
• Analisi teorica delle prestazioni termiche di isolanti radianti e confronto
con materiali isolanti tradizionali
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
MATERIALE ISOLANTE DI TIPO RADIANTE TESTATO
• È stato sottoposto a test in laboratorio l’isolante termoacustico per pareti
esterne ed interne ISOLIVING® della ditta SAME s.r.l;
• Il materiale oggetto di indagine è basato sulla tecnologia dei film flessibili radianti
in alluminio a bassa emissività, termosaldati in continuo, posti su supporto di film a
bolle;
• Esso è stato inserito nell’intercapedine di una parete doppia in muratura, lasciando
tra il materiale isolante e gli strati un’intercapedine d’aria: grazie alla presenza
delle intercapedini d’aria, il materiale trasmette calore per irraggiamento;
l’alluminio posto sulle due facce dell’isolante riflette l’energia termica incidente
nell’ambiente dal quale proviene: quella dei locali abitati verso i locali stessi, quella
dell’ambiente esterno verso l’esterno.
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
PARETE IN MURATURA CON ISOLANTE RADIANTE
TESTATA
Stratigrafia:
• intonaco in malta cementizia, dello spessore di 0,01 m;
• parete in laterizio realizzata con mattoni forati, posati con asse dei fori
orizzontale e legati con giunti orizzontali continui in malta cementizia;
spessore nominale = 0,12 m;
• listelli biadesivi dello spessore di 0,025 m, disposti verticalmente e fissati
alla parete di laterizio per mezzo di chiodi in acciaio;
• materiale isolante semi-rigido di tipo radiante ISOLIVING®, spessore
nominale totale = 8 mm;
• intercapedine d’aria dello spessore di 0,025 m;
• parete in laterizio realizzata con mattoni forati, spessore nominale = 0,08 m;
• intonaco in malta cementizia, dello spessore di 0,01 m.
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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CAMPAGNA SPERIMENTALE
• Misura della resistenza termica in laboratorio con il metodo del
termoflussimetro in condizioni di regime stazionario, in conformità alla
norma UNI EN 1934 Prestazioni termiche degli edifici. Determinazione
della resistenza termica per mezzo del metodo della camera calda con
termoflussimetro - Murature;
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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MISURE TERMICHE
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Principio della metodologia
 Parete piana:
GIORNO
NOTTE
s
s
Il flusso termico (quantità di calore per
unità di tempo e unità di superficie,
W/m2) trasmesso attraverso la parete
è proporzionale alla differenza di
temperatura (T1 – T2) tra le due facce
della parete:
Q/tA = q = H (T1 – T2)
in cui H (W/m2K) è la trasmittanza
della parete e 1/H = R (m2K/W) è la sua
resistenza termica.
 Grandezze misurate e calcolate:
Misurando q , T1 e T2 si può calcolare R
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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Per materiale omogeneo e isotropo
H = l/s
l = conducibilità termica del
materiale (W/mK).
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Principio della metodologia
 Principio del metodo:
l’instaurarsi di un gradiente di
temperatura tra le due camere
provoca un flusso termico attraverso
il campione che le separa: dalla
conoscenza
delle
temperature
superficiali e del flusso termico si
calcola la resistenza termica
 Grandezze misurate:
 Temperatura superficiale
 Flusso termico
 Temperatura dell’aria
 Umidità relativa
 Velocità dell’aria
 Intervallo di acquisizione: 10 minuti
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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PC
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Apparato sperimentale
 Le camere climatiche:
Vista esterna
Camera fredda V= 62,79 m3 Camera Calda V= 53,36 m3
Condizionatore SAECO 8EH
potenza frigorifera 2350 W
Potenza elettrica continua: 1,5 kW
Potenza elettrica termostatata: 2 kW
Il campione di prova è schermato dalle emissioni radianti
presenti nelle camere per mezzo di pannelli in polistirolo
posti ad opportuna distanza dalla parete
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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Apertura per l’alloggiamento
del campione
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Metodologia di misura
 Sulle superfici del Campione di
prova vengono individuate:
Sezione di misura 50 cm x 50 cm
Sezione di guardia
la cui larghezza è correlata allo
spessore del campione
 Sensori:
Numero minimo di termoresitenze: 21 (di cui 9 nella sezione di
misura e 12 nella sezione di guardia)
Termoflussimetri: devono essere collocati in modo da rendere
rappresentativa la misura, soprattutto se il campione è disomogeneo
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Strumentazione di misura
 Termoresistenze:
BST 101
BST 110
PT4
 Termoflussimetri:
HFP
 Sistemi di
acquisizione dati:
BSR 240
Babuc/A
Babuc/M
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DeltaLogger
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
03/02 09:00:53
03/02 08:30:53
03/02 08:00:53
03/02 07:30:53
03/02 07:00:53
19
03/02 06:30:53
20
03/02 06:00:53
03/02 05:30:53
03/02 05:00:53
03/02 04:30:53
03/02 04:00:53
03/02 03:30:53
03/02 03:00:53
03/02 02:30:53
03/02 02:00:53
03/02 01:30:53
03/02 01:00:53
03/02 00:30:53
16
03/02 00:00:53
20
02/02 23:30:53
32
02/02 23:00:53
36
02/02 22:30:53
40
02/02 22:00:53
27/01/2006 15.00
T aria camera fredda
02/02 21:30:53
 Oscillazioni del flusso termico: i valori del
flusso oscillano intorno al valore medio e
sono da imputare alle variazioni di
temperatura dell’aria in camera
calda,
dovute ai cicli di accensione e spegnimento
delle stufe elettriche
W/mq
27/01/2006 11.40
27/01/2006 8.20
27/01/2006 5.00
27/01/2006 1.40
26/01/2006 22.20
26/01/2006 19.00
26/01/2006 15.40
26/01/2006 12.20
26/01/2006 9.00
26/01/2006 5.40
26/01/2006 2.20
T aria camera calda
25/01/2006 23.00
25/01/2006 19.40
25/01/2006 16.20
25/01/2006 13.00
25/01/2006 9.40
25/01/2006 6.20
25/01/2006 3.00
24/01/2006 23.40
44
24/01/2006 20.20
24/01/2006 17.00
24/01/2006 13.40
°C
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Risultati
 Prova in condizioni di regime
stazionario:
 T aria Camera fredda  17°C
 T aria Camera calda  40,5°C
28
24
ΔT > 20°C (EN 1934)
flusso termico
18
17
16
15
14
13
12
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
03/02 09:00:53
03/02 08:30:53
03/02 08:00:53
03/02 07:30:53
03/02 07:00:53
W/mq
03/02 06:30:53
20
03/02 06:00:53
03/02 05:30:53
03/02 05:00:53
03/02 04:30:53
03/02 04:00:53
03/02 03:30:53
03/02 03:00:53
03/02 02:30:53
03/02 02:00:53
03/02 01:30:53
03/02 01:00:53
03/02 00:30:53
03/02 00:00:53
02/02 23:30:53
02/02 23:00:53
02/02 22:30:53
T sup. c. fredda (°C) (
23
22,5
22
21,5
21
20,5
20
19,5
02/02 22:00:53
T sup. camera fredda
02/02 21:30:53
03/02 09:30:53
03/02 09:00:53
03/02 08:30:53
03/02 08:00:53
03/02 07:30:53
03/02 07:00:53
03/02 06:30:53
03/02 06:00:53
38,5
38
37,5
37
36,5
36
35,5
35
03/02 05:30:53
03/02 05:00:53
03/02 04:30:53
03/02 04:00:53
03/02 03:30:53
03/02 03:00:53
03/02 02:30:53
03/02 02:00:53
03/02 01:30:53
03/02 01:00:53
03/02 00:30:53
03/02 00:00:53
02/02 23:30:53
02/02 23:00:53
02/02 22:30:53
02/02 22:00:53
02/02 21:30:53
T sup. c. calda (°C) (
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Risultati
 Parete in condizioni stazionarie
T aria camera calda= 40,5°C
T aria camera fredda= 17°C
T sup. camera calda= 37,8°C
T sup. camera fredda= 20,2°C
Flusso termico= 16,8 W/m2
T sup. camera calda
flusso termico
19
18
17
16
15
14
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Calcolo della resistenza termica
In ogni generico istante di acquisizione:
Rt, j 
Tsi, j  Tse, j
qj

ΔTj
qj
 ΔT 

Rt  
 q 


[m2 K/W]
nella quale:
Tsi,j = T. sup. camera calda misurata nel j-esimo istante
Tse,j = T. sup. camera fredda misurata nel j-esimo istante
qj = Flusso termico misurata nel j-esimo istante
 Verifiche di accettabilità:
 ΔT 

R  
 qm 
*
t
 Flusso termico di sbilanciamento
 Massime oscillazioni di T. aria:
semiampiezza  2% T
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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EN 1934 prescrive:
2
2’  2% di 1
2” 2% di 1
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Resistenza termica
Resistenza termica (m2 K/W)
 T 
 T 
*


Rt 
 1,05 Rt  
q 
 q   1,04


 m
• La differenza tra i due valori è minima, pari a circa l’ 1%
A partire da Rt e dalle resistenze
termiche superficiali si possono
valutare le seguenti proprietà
termiche:
• la resistenza termica totale:
• RT = Rsi + Rt + Rse = 1,22 m2K/W
I valori dei termini Rsi e Rse possono
essere reperiti nella norma UNI
10344.
• la trasmittanza:
U = 1/RT = 0,82 W/m2K
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VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE
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VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE
•PARETE 1, con isolante tradizionale: laterizio forato 12 cm, intercapedine con 2 cm
d’aria e 4 cm di lana di roccia (l = 0.038W/mK), laterizio forato da 8 cm
•PARETE 2, con isolante di tipo radiante: laterizio forato 12 cm, intercapedine d’aria 2,5
cm, isolante radiante 1 cm, intercapedine d’aria 2,5 cm, laterizio forato 8 cm;
•PARETE 3, con laterizio forato 12 cm, intercapedine d’aria 6 cm, laterizio forato 8 cm.
Ipotesi:
•Conducibilità termica equivalente mattoni forati 0,5 W/m K;
•Emissività superfici pareti 0,8;
•Emissività alluminio 0,03;
•Approssimazione di scambio di calore per adduzione (convezione + irraggiamento) tra le
superfici dei forati e l’isolante radiante e per conduzione attraverso lo strato di isolante
radiante, nel caso dell’intercapedine di tipo radiante;
•Approssimazione di scambio di calore per conduzione nel caso dell’isolante tradizionale.
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VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE
Situazioni ipotizzate:
•Estate ( Tint= 26°C)
•Radiazione solare: 250 W/mq, 500 W/mq, 1000 W/mq;
• T int-est: 0-25°C;
•Inverno ( Tint= 20°C)
•Radiazione solare: 50 W/mq, 100 W/mq;
• T int-est: 5-35°C;
Grandezze calcolate:
•Flusso termico che attraversa la parete
•Temperature all’interno della parete
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VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE - Risultati
ESTATE
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 250 W/m2
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 500 W/m2
Flusso termico q (W/m )
60
2
2
Flusso termico q (W/m )
60
50
40
30
20
10
0
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
25
Differenza di temperatura T (°C)
isolante radiante
lana di roccia
0
5
10
15
20
Differenza di temperatura T (°C)
aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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isolante radiante
lana di roccia
aria
25
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE - Risultati
ESTATE
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 1000 W/m2
2
Flusso termico q (W/m )
80
70
60
50
40
30
20
10
0
0
5
10
15
20
Differenza di temperatura T (°C)
isolante radiante
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
lana di roccia
aria
25
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE - Risultati
ESTATE
Test = 34 °C
Flusso termico q (W/m2)
60
50
40
30
20
10
0
250
500
1000
2
Radiazione solare H (W/m )
isolante radiante
lana di roccia
aria
Il flusso termico che attraversa la parete si riduce circa del 60% rispetto
all’intercapedine d’aria e del 9% rispetto all’intercapedine con lana di roccia
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE - Risultati
INVERNO
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 50 W/m2
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 100 W/m2
2
Flusso termico q (W/m )
0
2
Flusso termico q (W/m )
0
-10
-20
-30
-40
-50
-10
-20
-30
-40
-50
5
10
15
20
25
30
35
Differenza di temperatura T (°C)
isolante radiante
lana di roccia
5
10
15
20
25
30
Differenza di temperatura T (°C)
aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante
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isolante radiante
lana di roccia
aria
35
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI
TERMICHE - Risultati
INVERNO
Test = 0°C
Flusso termico q (W/m2)
0
-5
-10
-15
-20
-25
50
100
2
Radiazione solare H (W/m )
isolante radiante
lana di roccia
aria
Il flusso termico che attraversa la parete si riduce circa del 60% rispetto
all’intercapedine d’aria e del 9% rispetto all’intercapedine con lana di roccia
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
CONCLUSIONI
•La misura della resistenza termica effettuata rispetta le prescrizioni della EN
1934 e soddisfa le verifiche di accettabilità. Il valore di RT è di 1,22 m2 K/W
•La valutazione teorica delle prestazioni termiche in regime stazionario mostra una
riduzione del flusso termico che attraversa la parete per la parete con isolante
radiante rispetto ad un parete con isolante tradizionale in intercapedine
•Il materiale isolante di tipo radiante testato presenta buone proprietà di
isolamento termico.
• Per valutare sperimentalmente le proprietà di isolamento radiante del materiale e
verificare i risultati del modello di calcolo occorre effettuare misure in opera, in
regime variabile e in presenza di irraggiamento solare diretto.
Isolamento termoacustico di tipo radiante
Prof. Cinzia Buratti
Università degli Studi di Perugia
Dipartimento di Ingegneria Industriale
Grazie per l’attenzione
prof. Cinzia Buratti
web-site: www.unipg.it/~cotana/fisicatecnica/default.htm
e.mail: [email protected]
8/13 maggio 2006
Centro Congressi Umbria Fiere