Conducibilità termica: cos’è, come si misura e perché è importante

La conducibilità termica è un parametro fondamentale per valutare l’efficienza energetica dell’involucro edilizio. Incide su isolamento, comfort, consumi e rischio muffa. Conoscere e misurare correttamente la λ (lambda) consente ai progettisti scelte più consapevoli e prestazioni migliori, sia in inverno che in estate. Scopri metodi di calcolo e strumenti dedicati.

INDICE

Conducibilità termica: cos’è
Conducibilità termica: come determinarla
Conducibilità termica: perché è importante

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Nel contesto edilizio attuale, è importante tradurre in informazioni progettuali concrete dei concetti fisici fondamentali, come la trasmissione del calore.

Nella scelta dei materiali da porre in esecutivo, la conducibilità termica rappresenta una delle grandezze fisiche fondamentali per la definizione delle prestazioni energetiche di un edificio.

La conoscenza approfondita di tale aspetto consente ai progettisti di operare scelte tecniche consapevoli, in grado di influenzare in modo diretto:

L’efficienza dell’involucro edilizio;
La formazione dei ponti termici;
La durabilità degli elementi costruttivi;
Il comportamento dinamico delle strutture rispetto alle variazioni climatiche stagionali e giornaliere.

La conduzione è uno dei tre meccanismi principali di trasferimento del calore. Avviene attraverso un materiale solido in cui l’energia termica si propaga senza trasporto di materia.

La conducibilità termica λ (lambda) è la proprietà fisica che esprime l’attitudine di un materiale a trasmettere il calore attraverso la conduzione. Tale processo, si verifica quando esiste una differenza di temperatura tra due punti di un corpo o tra corpi in contatto diretto.

Dove:

Q = flusso di calore (W);

s = spessore del materiale (m);

A = area attraversata (m²);

ΔT = differenza di temperatura tra le due superfici (K).

In merito alla trasmissione del calore, in regime invernale, la protezione dell’involucro dalla dispersione termica (coibentazione) è influenzata, in maniera fondamentale, da tale parametro. Più basso sarà il valore di λ (lambda), migliore sarà la capacità di un materiale di isolare dalle temperature invernali.

Per ottenere vantaggi significativi anche nel regime estivo, sarà necessario selezionare dei materiali che abbiano, oltre un buon valore di λ (lambda), anche ottimi valori di calore specifico e massa.

La conducibilità termica può essere influenzata da diversi fattori. In molti materiali, per esempio, la conducibilità aumenta con la temperatura e/o con l’umidità. Inoltre, anche la densità, la porosità e l’orientamento delle fibre influenzano tale parametro.

Conducibilità termica, come determinarla

La determinazione della conducibilità termica può avvenire sia in situ che in laboratorio, attraverso dei metodi che si distinguono tra stazionari e dinamici/transitori.

Per i materiali omogenei e piani, lo standard di riferimento è il metodo del piatto caldo guardato (UNI EN 12667 E 12939), nel quale due piastre riscaldanti sono poste a contatto con il campione. Il flusso di calore e la differenza di temperatura consentono la misurazione diretta di λ (lambda).

Per i materiali sfusi o liquidi, lo standard di riferimento è il metodo della sonda calda transiente (ISO 22007), nel quale si utilizza una sonda che funge da sensore e da riscaldatore. L’evoluzione della temperatura nel tempo consente la misurazione della conducibilità termica.

Per le misurazioni in situ, lo standard di riferimento è il metodo del flusso termico, nel quale si utilizzano dei sensori applicati alle superfici murarie in condizioni operative reali. Il valore della conducibilità si ricava confrontando il flusso termico con il salto di temperatura.

Conducibilità termica, perché è importante

La conducibilità termica influenza in maniera diretta un aspetto cruciale, la trasmittanza termica.

La trasmittanza termica esprime il flusso di calore che attraversa una struttura, considerando i m², per grado di differenza di temperatura. La riduzione del valore di λ (lambda) comporta un incremento della resistenza termica e, pertanto, una diminuzione della trasmittanza dell’elemento opaco.

Utilizzando il nostro Blumatica Energy, è possibile verificare come l’inserimento di un materiale a bassa conducibilità termica ci consenta di ottenere delle prestazioni termiche migliori delle componenti opache e soddisfare il valore di trasmittanza limite richiesto dalla normativa vigente

Dall’immagine di esempio, possiamo notare come l’inserimento di un materiale isolante (in questo caso polistirene espanso, estruso senza pelle) con un valore di λ (lambda) pari a 0.034 ci consenta di ridurre notevolmente la trasmittanza della parete, scendendo al di sotto del valore limite da dover rispettare.

Figura 1 - Blumatica Energy, Trasmittanza termica — Figura 1 – Blumatica Energy, Trasmittanza termica

Quest’intervento, ci darà la possibilità di ottenere delle migliori performance dell’involucro edilizio, in particolare in regime invernale, consentendoci di abbassare i fabbisogni termici di riscaldamento.

Inoltre, l’attento uso di materiali a bassa conducibilità in concomitanza con la realizzazione di buoni dettagli costruttivi, consente di minimizzare i fenomeni di condensa e muffa, garantendo la salubrità degli ambienti.

Partendo dalle stratigrafie prese in esame in precedenza, tramite il nostro Blumatica Ponti Termici FEM, che ci consente il calcolo agli elementi finiti dei ponti termici, si è rappresentato il caso di un angolo sporgente senza pilastro.

Come si nota dall’immagine, prendendo in esame la parete nella situazione ante intervento, otterremo una temperatura minima di 15,56°C, inferiore alla temperatura di formazione muffa T_{si min}, pari a 16,23 °C.

Figura 2 - Blumatica Ponti Termici FEM — Figura 2 – Blumatica Ponti Termici FEM

Tale risultato, porterà alla formazione di muffa e al non superamento della verifica.

Se, invece, prendiamo in considerazione la parete post intervento, noteremo subito la variazione delle isoterme, con conseguente aumento della temperatura minima a 18,9 °C, la quale ci consente di ottenere una salubrità migliore, con l’assenza di muffa ed il superamento della relativa verifica.

Figura 3 - Blumatica Ponti Termici FEM — Figura 3 – Blumatica Ponti Termici FEM

La conducibilità termica è fondamentale anche nel comportamento dinamico delle strutture. Questo perché incide sulla risposta dinamica delle pareti alle variazioni di temperatura esterna. Infatti, in inverno materiali a bassa λ (lambda) riducono le perdite ed in estate, in abbinamento ad una massa termica adeguata, consentono lo sfasamento e lo smorzamento del flusso termico.

In conclusione, per raggiungere i target di consumi energetici prossimi allo zero, è essenziale che i materiali che compongono l’involucro edilizio abbiano conducibilità termiche ottimizzate, consentendo la riduzione dei carichi termici, sia estivi che invernali.