Resistenza termica di intercapedini d'aria

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Volendo effettuare un calcolo più preciso, la resitenza dell'intercapedine può essere determinata come:
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<math>R_g = \frac{1}{h_a+ h_r}</math>
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dove:
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*<math>R_g</math> è la resistenza cercata (m<sup>2</sup>K/W);
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*''R''<sub>g</sub> è la resistenza cercata (m<sup>2</sup>K/W);
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*<math>h_a</math> è il coefficiente di conduzione/convezione (W/m<sup>2</sup>K);
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*''h''<sub>a</sub> è il coefficiente di conduzione/convezione (W/m<sup>2</sup>K);
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*<math>h_r</math> è il coefficiente di irraggiamento (W/m<sup>2</sup>K).
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*''h''<sub>r</sub> è il coefficiente di irraggiamento (W/m<sup>2</sup>K).
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Detto ''d'' lo spessore dell'intercapedine ([[metro|m]]), <math>h_a</math> è calcolato come segue:
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Detto ''d'' lo spessore dell'intercapedine ([[metro|m]]), ''h''<sub>a</sub> è calcolato come segue:
*per flusso termico orizzontale, il maggiore tra i valori 1.25 e 0.025/''d'';
*per flusso termico orizzontale, il maggiore tra i valori 1.25 e 0.025/''d'';
*per flusso termico ascendente, il maggiore tra i valori 1.95 e 0.025/''d'';
*per flusso termico ascendente, il maggiore tra i valori 1.95 e 0.025/''d'';
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Il coefficiente di irraggiamento è:
Il coefficiente di irraggiamento è:
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dove <math>E</math> è l'[[emittanza]] tra le due superfici, e <math>h_{ro}</math> è il coefficiente di irraggiamento del corpo nero.<br/>
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dove ''E'' è l'[[emittanza]] tra le due superfici, e ''h''<sub>ro</sub> è il coefficiente di irraggiamento del corpo nero.<br/>
L'emittanza è pari a:
L'emittanza è pari a:
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<math>E = \frac{1}{1/\epsilon_1+1/\epsilon_2-1}</math>
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dove <math>\epsilon_1</math> e <math>\epsilon_2</math> sono le [[emissività|emissività emisferiche]] dei materiali che costituiscono l'intercapedine. I valori della tabella precedente sono stimati per <math>\epsilon_1</math> = <math>\epsilon_2</math> = 0.9.<br/>
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dove ε<sub>1</sub> e ε<sub>2</sub> sono le [[emissività|emissività emisferiche]] dei materiali che costituiscono l'intercapedine. I valori della tabella precedente sono stimati per ε<sub>1</sub> = ε<sub>2</sub> = 0.9.<br/>
Il coefficiente di irraggiamento del corpo nero è invece pari a:
Il coefficiente di irraggiamento del corpo nero è invece pari a:
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<math>h_{ro}= 4 \sigma \vartheta^4</math>
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''h''<sub>ro</sub> = 4 σ ϑ<sup>4</sup>,
avendo posto:
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*<math>\sigma</math> pari alla [[costante di Stefan-Boltzmann]] (5.67 x 10<sup>-8</sup> W/m<sup>2</sup> K<sup>4</sup>)
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*σ pari alla [[costante di Stefan-Boltzmann]] (5.67 x 10<sup>-8</sup> W/m<sup>2</sup> K<sup>4</sup>)
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*<math>\vartheta</math> pari alla media tra la temperatura della superficie e quella delle superfici limitrofe (K).
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*ϑ pari alla media tra la temperatura della superficie e quella delle superfici limitrofe (K).
I valori della tabella precedente sono stimati per vaolori di temperatura pari a 10[[grado centigrado|°C]].
I valori della tabella precedente sono stimati per vaolori di temperatura pari a 10[[grado centigrado|°C]].
====Intercapedini d'aria debolmente ventilate====
====Intercapedini d'aria debolmente ventilate====

Versione delle 09:46, 8 lug 2020

Grandezza fisica
Tipologia Derivata scalare estensiva
Simbolo: Rg
Unità di misura
Sistema internazionale: metro quadrato kelvin su watt (m2K/W)
Sistema tecnico:
Sistema imperiale:
Branca fisica:

È la resistenza termica offerta dallo strato d'aria contenuto all'interno di un elemento tecnico che costituisce una chiusura o una partizione interna di un ambiente.

Indice

Descrizione

Resistenza all'avanzamento del calore offerta dalla quantità di aria contenuta all'interno di un elemento tecnico attraverso il quale scorre il flusso termico.
La resistenza dipende da diversi fattori:

  • morfologici, perché è differente se le superfici che contengono lo strato d'aria sono parallele, piane e perpendicolari al flusso o no;
  • tecnici, perché varia in funzione della ventilazione dell'intercapedine.

Calcolo

Intercapedini d'aria continue

Le modalità di calcolo[1] si applicano ad intercapedini caratterizzate da:

  • essere delimitate da superifici piane, parallele tra loro, perpendicolari al flusso termico e con un'emissività non minore di 0.8;
  • avere uno spessore inferiore al 10% delle altre due dimensioni;
  • non scambiare aria con il lato interno[2].

Intercapedini d'aria non ventilate

Si considerano non ventilate tutte le intercapedini che non hanno alcuna comunicazione con l'esterno, o essa è contenuta entro i seguenti limiti:

  • 500 mm2 per ogni metro per intercapedini all'interno di elementi tecnici verticali;
  • 500 mm2 per ogni metro quadrato per intercapedini all'interno di elementi tecnici orizzontali.

In tal caso, si applicano i valori di resitenza contenuti nella seguente tabella.

Resistenza termica
mm
Direzione del flusso termico
Ascendente Orizzontale Discendente
0 0.00 0.00 0.00
5 0.11 0.11 0.11
7 0.13 0.13 0.13
10 0.15 0.15 0.15
15 0.16 0.17 0.17
25 0.16 0.18 0.19
50 0.16 0.18 0.21
100 0.16 0.18 0.22
300 0.16 0.18 0.23

Per pendenze comprese entro ±30° dal piano orizzontale si applicano i valori della colonna Orizzontale. Per spessori intermedi si interpola linearmente.

Volendo effettuare un calcolo più preciso, la resitenza dell'intercapedine può essere determinata come:

RIA 01.gif

dove:

  • Rg è la resistenza cercata (m2K/W);
  • ha è il coefficiente di conduzione/convezione (W/m2K);
  • hr è il coefficiente di irraggiamento (W/m2K).

Detto d lo spessore dell'intercapedine (m), ha è calcolato come segue:

  • per flusso termico orizzontale, il maggiore tra i valori 1.25 e 0.025/d;
  • per flusso termico ascendente, il maggiore tra i valori 1.95 e 0.025/d;
  • per flusso termico discendente, il maggiore tra i valori 0.12 d-0.44 e 0.025/d.

Il coefficiente di irraggiamento è:

hr = E hro,

dove E è l'emittanza tra le due superfici, e hro è il coefficiente di irraggiamento del corpo nero.
L'emittanza è pari a:

RIA 02.gif

dove ε1 e ε2 sono le emissività emisferiche dei materiali che costituiscono l'intercapedine. I valori della tabella precedente sono stimati per ε1 = ε2 = 0.9.
Il coefficiente di irraggiamento del corpo nero è invece pari a:

hro = 4 σ ϑ4,

avendo posto:

  • σ pari alla costante di Stefan-Boltzmann (5.67 x 10-8 W/m2 K4)
  • ϑ pari alla media tra la temperatura della superficie e quella delle superfici limitrofe (K).

I valori della tabella precedente sono stimati per vaolori di temperatura pari a 10°C.

Intercapedini d'aria debolmente ventilate

Si considerano debolmente ventilate tutte le intercapedini che hanno comunicazione con l'esterno entro i seguenti limiti:

  • maggiore di 500 e ≤1500 mm2 per ogni metro per intercapedini all'interno di elementi tecnici verticali;
  • maggiore di 500 e ≤1500 mm2 per ogni metro quadrato per intercapedini all'interno di elementi tecnici orizzontali.

In tal caso, la resistenza termica è pari alla metà di quelle indicate nella tabella precedente.
Per calcolare la resistenza totale del componenete però occorre calcolare la resistenza termica degli strati tra l'intercapedine ed il bordo esterno; se la resistenza totale di tali strati è superiore a 0.15 m2K/W, deve essere riportata a 0.15 m2K/W.

Intercapedini d'aria fortemente ventilate

Si considerano fortemente ventilate tutte le intercapedini che hanno comunicazione con l'esterno superiore a:

  • 1500 mm2 per ogni metro per intercapedini all'interno di elementi tecnici verticali;
  • 1500 mm2 per ogni metro quadrato per intercapedini all'interno di elementi tecnici orizzontali.

In tal caso, la resistenza dell'intercapedine e di tutti gli altri componenti che la separano dall'ambiente esterno esterno è pari alla resistenza superficiale esterna (come se tutti gli strati di fatto non esistessero).

Intercapedini d'aria discontinue non ventilate

Elemento con intercapedine discontinua

Per intercapedini suddivise in cavità rettangolari, con larghezza LaTeX: b inferiore a dieci volte lo spessore LaTeX: d, la resistenza è pari a:

LaTeX: R_g = \frac{1}{h_a + 0.5 E h_{ro} (1 + \sqrt{1+d^2/b^2} - d/b},

avend posto:

  • LaTeX: d pari allo spessore dell'intercapedine (m);
  • LaTeX: b pari alla larghezza dell'intercapedine (m);
  • LaTeX: E pari alla emittanza (calcolata come al punto precedente);
  • LaTeX: h_a pari al coefficiente di conduzione/convezione (calcolato come al punto precedente);
  • LaTeX: h_{ro} pari al coefficiente di irraggiamento (calcolato come al punto precedente).

Per cavità di forma non rettangolare, la resistenza termica da assumersi sarà quella di una cavità di forma rettangolare avente la stessa area ed uguale rapporto di forma di quella reale[3].

Intercapedini d'aria tra vetrate

Nel caso di doppi infissi, quando sono verificate le seguenti condizioni:

  • gli infissi sono verticali o sub-verticali, cioè hanno rispetto al piano orizzontale un angolo maggiore o uguale a 60°;
  • l'intercapedine è riempita d'aria;
  • entrambe le facce vetrate sono prive di trattamenti superficiali, o solo una faccia ha uno strato a bassa emissività;
  • le vetrate hanno una temperatura media di 283 K, e la differenza tra le due superfici più esterne delle vetrate è di 15 K.

In tal caso le resistenze sono riportate nella seguente tabella.

Spessore
intercapedine
mm
Una sola superficie trattata
con emissività normale di
Entrambe
le superfici
non trattate
0.1 0.2 0.4 0.8
6 0.211 0.190 0.163 0.132 0.127
9 0.298 0.259 0.211 0.162 0.154
12 0.376 0.316 0.247 0.182 0.173
15 0.446 0.363 0.276 0.197 0.186
50 0.406 0.335 0.260 0.189 0.179
100 0.376 0.315 0.247 0.182 0.173
300 0.333 0.284 0.228 0..171 0.163

Per valori intermedi si interpola linearmente.
Per vetrate diverse, la norma fornisce direttamente i valori di trasmittanza; anche se non esplicitamente dichiarato, per risalire alla resistenza è sufficiente calcolare l'inverso di tali valori.

Voci correlate

Note

  1. UNI EN ISO 6946:1999.
  2. Questa condizione dobrebbe preventivamente definire cosa si intende per lato interno. Tale affermazione si può facilmente interpretare consideranco che le intercapedini ventilate di solito sono posizionate sulle chiusure per cui per lato esterno si considera quello rivolto verso l'ambiente esterno alla costruzione.
  3. La norma non indica cosa esattamente si intende per rapporto di forma; se si intende il fattore di forma delle superfici piane, allora esso è pari a LaTeX: 2p/A, dove LaTeX: 2p rappresenta il perimetro, e LaTeX: A l'area della cavità. In tal modo, dette LaTeX: x e LaTeX: y le dimensioni del rettangolo, dovrà essere: LaTeX: \begin{cases} xy = A \\ x + y =\frac{p}{A} \end{cases} \Rightarrow \begin{cases} x = \frac{p - \sqrt{-4 A^3 + p^2}}{2 A} \\ y = \frac{p + \sqrt{-4 A^3 + p^2}}{2 A} \end{cases} \Rightarrow p^2 \ge 4 A^3.
    Nel caso in cui non si verifica la condizione LaTeX: p^2 \ge 4 A^3, non è possibile costruire il rettangolo avente le caratteristiche richieste dalla norma.
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