Blumatica Ponti Termici FEM: come progettare correttamente qualsiasi ponte termico

Luca CocozzaLuca Cocozza21 Maggio 202019min74290
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L’errata progettazione dei ponti termici può generare effetti dannosi sia sul confort termico con formazione di muffa e condensa superficiale, sia sulla prestazione energetica dell’edificio con conseguente aumento dei consumi e quindi costi.

Il calcolo dei ponti termici rappresenta uno degli aspetti più delicati e complessi da affrontare nella valutazione della prestazione energetica di un edificio.

L’errata progettazione, infatti, può generare effetti dannosi sia sul confort termico con formazione di muffa e condensa superficiale, sia sulla prestazione energetica dell’edificio con conseguente aumento dei consumi e quindi costi.

Risulta chiaro che una valutazione accurata dei ponti termici è un elemento imprescindibile sia per raggiungere un’elevata prestazione energetica durante la progettazione di un edificio (quindi durante una redazione di un ex. Legge 10) sia per conoscere le reali dispersioni (quindi durante una redazione di un APE o meglio ancora di una diagnosi energetica).

Cerchiamo, pertanto, di capire insieme cosa sono e come conviene effettuare il calcolo dei ponti termici, anche attraverso qualche esempio pratico con il nuovo software Blumatica Ponti Termici FEM.

Cos’è un ponte termico?

Da un punto di vista normativo un ponte termico è definito come:

 “Parte dell’involucro edilizio dove la resistenza termica, altrove uniforme, cambia in modo significativo per effetto della compenetrazione totale o parziale di materiali con conduttività termica diversa nell’involucro edilizio, e/o della variazione dello spessore della costruzione, e/o delle differenze tra le aree interne ed esterne, come avviene per esempio in corrispondenza dei giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto

(rif. UNI EN ISO 10211)

la discontinuità di isolamento termico che si può verificare in corrispondenza agli innesti di elementi strutturali (solai e pareti verticali o pareti verticali tra loro).”

(rif. D.Lgs. 192/2005 – Allegato A)

In generale, un ponte termico è una zona in cui, a causa di una disomogeneità di materiale e/o di forma, si verifica un incremento dei flussi termici e una diminuzione della temperatura superficiale dell’ambiente interno con conseguente aumento della dispersione di calore.

In particolare, è possibile classificare i ponti termici in:

 

Pilastro

Ponti termici di struttura (o di materiale): caratterizzati dalla presenza di elementi nella struttura edilizia con caratteristiche termiche (conduttività) diverse: es. pilastri, setti, travi e cordoli, elementi di collegamento di infissi e porte, sovrastrutture esterne per tende e altro, ecc.


Angolo

Ponti termici di forma (o geometrici): dove la presenza di variazioni di forma dei materiali determina una disomogeneità tra la superficie interna ed esterna con conseguente aumento di flusso termico: es. angoli, giunzioni tra parete e pavimento o parete e soffitto, collegamenti tra pareti divisorie interne e pareti esterne, connessione tra pareti e serramenti, variazione dello spessore della costruzione, ecc.

Angolo con pilastro
Angolo con pilastro

Ponti termici di tipo misto: zone in cui un ponte termico di forma si sovrappone a un ponte termico di struttura: angoli con pilastri.

La presenza di ponti termici nelle costruzioni rappresenta una minaccia grave per una serie di fattori quali:

  • igienico-sanitari: presenza di muffe e macchie dovute alla condensa superficiale;
  • strutturali: condensa che crea le condizioni e accelera il degrado dei materiali diminuendo la vita utile del costruito;
  • comfort-energetiche: temperature non uniformi nei volumi riscaldati e maggior flusso termico (e quindi dispersioni) verso l’esterno.

I ponti termici rivestono un ruolo chiave nella progettazione energetica di un edificio, sia nel caso di nuova costruzione che durante la riqualificazione energetica di un edificio già esistente. In particolare, in base a quanto prescritto dal D.M. 26/06/2015 (“Requisiti Minimi”), il tecnico redattore della relazione tecnica (ex. Legge 10) dovrà verificare:

  • l’assenza di rischio di formazione di muffe in tutte le strutture e ponti termici;
  • la trasmittanza delle strutture sottoposte a riqualificazione energetica di edifici esistenti, considerando la presenza dei relativi ponti termici associati.

Pertanto, siccome i valori limite di trasmittanza riportati nelle tabelle del decreto si considerano comprensivi dell’effetto dei ponti termici, quando consideriamo un componente non occorre badare esclusivamente al valore della trasmittanza derivante dalla stratigrafia ma bensì considerando il valore di “trasmittanza media” ottenuto considerando anche gli n-ponti termici che insistono su di esso:

dove:

Uparete,m trasmittanza media del componente, considerando anche i ponti termici [W/m2K]
Uparete trasmittanza del componente, funzione della sola stratigrafia della struttura [W/m2K]
Aparete area del componente [m2 ]
i(Ψi·li·ci) sommatoria dei contributi di tutti i ponti termici presenti sul componente, dove:
  Ψi trasmittanza termica lineica dell’i-esimo ponte termico [W/mK]
  li lunghezza dell’i-esimo ponte termico [m]
  ci Coefficiente di assegnazione dell’i-esimo ponte termico, pari a 1 nel caso sia da assegnare interamente al componente (es. pilastro) o a 0,5 nel caso in cui il ponte sia condiviso tra due componenti (es. angoli, solai intermedi, ecc.).

Ad esempio, considerando una parete con il pilastro, il valore di trasmittanza da confrontare con i limiti del decreto è calcolato come:

Uparete = 0,30 W/m2K Uparete = 0,564

 

Ulimite = 0,340

 

 

NON

 

VERIFICATO

Aparete = 10 m2K
Ψi = 0,80 W/mK
li = 3,30 m
ci = 1,0

Quindi, occhio ai ponti termici in quanto, pur essendo la trasmittanza della sola struttura al di sotto del limite di legge, considerando anche i ponti termici, la verifica potrebbe non essere rispettata.

 

Come si calcolano i ponti termici?

“Lo scambio di energia termica per trasmissione attraverso i ponti termici deve essere calcolato secondo il punto 5 della UNI EN ISO 14683.

Nella valutazione sul progetto i valori di trasmittanza termica lineare devono essere determinati esclusivamente attraverso il calcolo numerico in accordo alla UNI EN ISO 10211 oppure attraverso l’uso di atlanti di ponti termici conformi alla UNI EN ISO 14683.

Per gli edifici esistenti è ammesso, in aggiunta, l’uso di metodi di calcolo manuali conformi alla UNI EN ISO 14683. È sempre da escludersi l’utilizzo dei valori di progetto della trasmittanza termica lineare riportati nell’allegato A della UNI EN ISO 14683.”

(Rif. UNI TS 11300-1, punto 11.1.3)

 

In base a quanto riportato sulla UNI/TS 11300, non è più possibile calcolare l’incidenza del ponte termico attraverso le percentuali di maggiorazione della trasmittanza delle strutture e l’abaco semplificato riportato sulla UNI EN ISO 14683.

La norma consente di calcolare i ponti termici con due diversi metodi:

  • Calcolo numerico agli elementi finiti secondo la UNI EN ISO 10211
  • Abaco precalcolato conforme UNI EN ISO 14683 (es. Abaco CENED): utilizzabile solo per i ponti termici

 

Calcolo numerico FEM (software Blumatica Ponti Termici FEM) Abaco CENED

 

Mentre un metodo agli elementi finiti garantisce una maggiore accuratezza e, soprattutto, può essere utilizzato per qualsiasi configurazione di ponte termico, gli abachi ed atlanti possono essere utilizzati solo per le casistiche da essi contemplati e nei limiti di ammissibilità del modello: ad esempio, nell’abaco CENED, per ogni schema di ponte termico viene definito il range di valori (campo di validità) delle proprietà termofisiche entro cui è possibile ottenere un valore corretto della trasmittanza.

 

Perché scegliere un modello agli elementi finiti?

La scelta dell’abaco piuttosto che di un calcolo numerico agli elementi finiti dipende innanzitutto dal tipo di valutazione che sta effettuando e, quindi, dal grado di precisione che è necessario avere.

Nel caso di progettazione di un edificio di nuova costruzione è “obbligatorio” valutare i ponti termici con un calcolo agli elementi finiti: tale obbligo deriva dal fatto che il D.M. Requisiti Minimi 26/06/2015 richiede la verifica di assenza di formazione di muffa in particolar modo in corrispondenza dei ponti termici. Ciò presuppone la conoscenza non solo del valore di trasmittanza lineica (Ψ) del ponte termico, ma soprattutto delle temperature superficiali di tutta la struttura che gli abachi non consentono ovviamente di calcolare. Un calcolo agli elementi finiti, invece, consente di valutare sia la trasmittanza (Ψ) che il rischio di formazione di muffa.

Stesso discorso vale anche nel caso di ristrutturazione o riqualificazione energetica di un edificio esistente, in quanto il decreto, oltre alla verifica della trasmittanza termica dei diversi componenti oggetto di intervento (calcolata tenendo conto del contributo ponti termici), richiede anche la verifica termoigrometrica delle strutture (assenza di condensa interstiziale, superficiale e muffa).

In caso di redazione di attestati di prestazione energetica (APE) di edifici esistenti, invece, è possibile valutare la trasmittanza dei ponti termici sia attraverso un calcolo agli elementi finiti che attraverso un abaco conforme alla UNI EN 14683.

Tuttavia, gli abachi non riescono il più delle volte a ricoprire la totalità delle casistiche che il certificatore si trova ad affrontare. Infatti, i principali limiti di abachi o atlanti sono 2:

  • numero di schemi limitati: ad esempio nell’abaco CENED non viene contemplato il ponte termico dovuto al contatto del solaio su terreno o particolari tipologie di isolamento dei componenti)
  • i valori di trasmittanza ricavabili dall’abaco sono utilizzabili solo nel caso in cui le caratteristiche termofisiche del ponte termico (conducibilità, geometria, ecc.) rientrino all’interno del campo di validità dell’abaco stesso (solitamente molto stringente). Infatti, nel caso in cui non siano rispettate le condizioni previste dall’abaco, è necessario ricorrere obbligatoriamente a un metodo numerico conforme alla norma UNI EN ISO 10211.

Pertanto, oltre ad aspetti legati ad obblighi normativi, un metodo agli elementi finiti è l’unica strada che consente di valutare con massima precisione qualsiasi tipologia di ponte termico, soprattutto nei casi in cui è necessario conoscere con estrema accuratezza le dispersioni dell’involucro (progettazione, APE per edifici di nuova costruzioni, diagnosi energetiche, ecc.).

 

Il software Blumatica Ponti Termici FEM

Blumatica Ponti Termici FEM consente di effettuare il calcolo della trasmittanza lineica e la verifica della formazione di muffa dei ponti termici con solutore agli elementi finiti.

Per qualsiasi tipologia di ponte termico calcoli:

  • la trasmittanza lineica interna (Ψ int ) ed esterna (Ψ est ) secondo la UNI EN ISO 10211;
  • i flussi termici di ciascun elemento e totale;
  • le temperature interne e superficiali;
  • il coefficiente di accoppiamento termico (L2D ) del ponte termico;
  • la formazione di muffa superficiale secondo la UNI EN ISO 13788, evidenziando la minima temperatura superficiale sulla faccia interna, la temperatura critica, il fattore di temperatura critico (frSi, max) e il mese critico.

 

La modellazione del ponte termico può avvenire:

  1. con Wizard che guida nella selezione della tipologia e nella definizione dei dati geometrici e termici;
  2. con disegno libero della geometria, partendo anche da un file DWG/DXF di sfondo.

Visualizzi tutti i risultati in forma numerica e grafica, e non solo!

Visualizzi anche l’andamento del flusso termico, la distribuzione della temperatura all’interno della struttura e la discretizzazione (mesh) del modello.

Hai sempre a disposizione quanto necessario per sviluppare in modo completo i tuoi progetti grazie ad archivi personalizzabili relativi a materiali da costruzione, strutture isolate e dati climatici di tutti i comuni d’Italia.

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Blumatica Ponti Termici FEM si integra con i progetti realizzati con Blumatica Energy e Blumatica BIM

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R&S Area Energia


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