Metodologie per il calcolo dei ponti termici

Focus sul metodo numerico secondo UNI EN ISO 10211

IL FENOMENO FISICO E LE PROBLEMATICHE CONNESSE ALLA PRESENZA DI PONTI TERMICI
La UNI EN ISO 10211:2008 definisce ponte termico quella “parte dell’involucro edilizio dove la resistenza termica, altrove uniforme, cambia in modo significativo per effetto di compenetrazione totale o parziale di materiali con conduttività termica diversa nell'involucro edilizio e/o variazione dello spessore della costruzione e/o differenze tra l'area della superficie disperdente sul lato interno e quella del lato esterno”.
L’effetto del ponte termico è una distorsione del campo termico rispetto a zone in cui il flusso termico può considerarsi di tipo monodimensionale. Le ipotesi di flusso monodimensionale sussistono con buona approssimazione ipotizzando pareti piane con altezza e lunghezza di dimensioni molto maggiori rispetto al loro spessore costituite da n strati di materiale termicamente omogeneo in serie, che separa due ambienti a temperatura diversa, uniforme e costante nel tempo. Qualora non sussistano tali condizioni, il flusso termico non si considera monodimensionale ma bi/tri dimensionale a seconda che il ponte termico sia rispettivamente lineare o puntuale.
In Figura 1 si può valutare la distorsione del flusso termico (Figura 1 a) e delle isoterme (linee che uniscono punti che si trovano alla stessa temperatura, Figura 1 b) in corrispondenza della parte di involucro caratterizzato da diversa resistenza termica (il pilastro in questo caso).

Figura 1 – Distorsione del campo termico indotto dal ponte termico pilastro – parete: flusso termico (a) e isoterme (b). Fonte immagine: Therm 7.3, LBNL.

La distorsione del campo termico provoca una disomogenea distribuzione della temperatura che, in corrispondenza dell’elemento più disperdente, sul lato interno della parete risulta più bassa a causa dell’incremento delle dispersioni di calore.
L’incremento di dispersioni termiche in corrispondenza del nodo può essere individuato attraverso analisi termografiche, sia sul lato interno, dove si individua una temperatura più bassa in corrispondenza del ponte termico, che sul lato esterno, dove, al contrario, la temperatura superficiale in corrispondenza del nodo è più alta, essendo più vicina alla temperatura dell’ambiente interno (Figura 2).

Figura 2 – Immagini termografiche con individuazione di parti di involucro maggiormente disperdenti in corrispondenza dei ponti termici

L’aumento di dispersioni termiche in prossimità dei ponti termici può avere conseguenze di diversa natura. In primo luogo può verificarsi condensa superficiale interna (sulla superficie interna della parete) se questa scende al di sotto di un valore limite (temperatura di rugiada). L’abbassamento della temperatura superficiale può portare a condizioni di discomfort termico e la presenza di condensa può inoltre provocare danni all’involucro stesso.
Dal punto di vista energetico, i ponti termici posso incidere in maniera elevata sul fabbisogno dell’edificio, in maniera tanto più significativa quanto più elevata è la prestazione dell’involucro. È stato infatti calcolato che la percentuale di incidenza dei ponti termici sul fabbisogno di energia termica in periodo invernale può raggiungere il 40% per edifici con cappotto esterno e una trasmittanza termica media di involucro compresa tra 0,10 e 0,20 W/(m²K). Considerando stessi edifici con una trasmittanza media compresa tra 0,40 e 0,50 W/(m²K), la percentuale di incidenza si riduce al 16% circa .
Per questi motivi, è molto importante un’attenta progettazione dei nodi strutturali dell’involucro, progettazione che si avvale di strumenti di calcolo dettagliato per quantificare in maniera rigorosa le dispersioni termiche e per tenere sotto controllo già in fase di progettazione i fenomeni critici sopra descritti.

QUALI E QUANTI PONTI TERMICI ANALIZZARE?
L’involucro degli edifici è di per sé costituito da molteplici tipologie di ponte termico ed è solo in virtù di una semplificazione che possiamo considerarlo composto da pareti piane, ponti termici lineari e ponti termici puntuali.
Di per sé, anche una parete che noi consideriamo piana può essere caratterizzata dalla presenza di ponti termici quali i giunti tra laterizi. In questi casi però, la norma UNI EN ISO 14683 permette di includere l’effetto dei ponti termici nel calcolo di una resistenza termica, come riportato nella UNI 10355 secondo la metodologia prevista dalla UNI EN ISO 6946.
Vi sono altri casi in cui l’effetto del ponte termico non viene calcolato attraverso la trasmittanza termica lineare. La UNI EN ISO 10211 definisce “con scarsa influenza termica” alcuni ponti termici lineari o puntuali inseriti all’interno di uno strato di materiale termicamente omogeneo. Se si rientra in questi casi, l’effetto del ponte termico può essere calcolato all’interno della conducibilità termica equivalente dello strato “quasi omogeneo”, ovvero lo strato che presenta ponti termici.
Per quanto concerne il numero e la tipologia di ponti termici da analizzare, si precisa che non vi sono vincoli di alcun genere. Ciononostante, nel caso di valutazione di progetto (design rating), si hanno tutte le informazioni geometriche e fisico tecniche dell’involucro tali da effettuare un’analisi dettagliata delle dispersioni attraverso i ponti termici che si sono individuati.
Si precisa che anche eventuali ponti termici con segno negativo vanno inclusi all’interno del calcolo, in quanto tali valori permettono di correggere la sovrastima del calcolo delle dispersioni attraverso le pareti piane.
Inoltre, nel calcolo delle dispersioni per trasmissione, si trascurano i ponti termici puntuali, in quanto questi, non avendo uno sviluppo lineare, incidono meno sul fabbisogno. Inoltre non sono presenti al momento banche dati di ponti termici puntuali e gli strumenti per il calcolo numerico permettono di lavorare perlopiù nelle due dimensioni. In generale però la norma UNI EN ISO 14683 afferma che “se sono presenti ponti termici puntuali significativi, allora la trasmittanza termica puntuale dovrebbe essere calcolata in conformità alla UNI EN ISO 10211”.

ALL'INTERNO DELL'ARTICOLO INTEGRALE SI APPROFONDISCONO:

• COME SI CALCOLANO LE DISPERSIONI DI CALORE ATTRAVERSO I PONTI TERMICI
• METODO NUMERICO SECONDO UNI EN ISO 10211