Che cos'è e come calcolare il coefficiente di scambio termico?

L'isolamento termico delle partizioni esterne influisce sui costi di riscaldamento di ogni edificio. Pertanto, il coefficiente di scambio termico è un parametro molto importante che dobbiamo tenere in considerazione quando si costruiscono edifici residenziali. Ma cos'è esattamente e come si calcola? Di seguito rispondiamo alle domande più frequenti.

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Qual è il coefficiente di scambio termico?

Il coefficiente di scambio termico è il parametro più importante utilizzato per determinare l'isolamento termico di un edificio. Si esprime con il simbolo U. In termini semplificati, il coefficiente di scambio termico determina quanta energia termica riesce a passare attraverso la parete. Più basso è il valore U, minore è la perdita di calore e minore è la bolletta del riscaldamento dell'edificio. Per il calcolo del coefficiente di scambio termico (espresso in W/m²K) si tiene conto dello spessore della parete e di tutti i suoi strati, nonché del tipo di materiale utilizzato. Molto spesso, i cosiddetti ponti termici non vengono presi in considerazione nel calcolo del valore U. La loro presenza riduce l'isolamento termico nella partizione e provoca grandi perdite di energia termica, pertanto, oltre al calcolo del coefficiente di scambio termico, è molto importante realizzare adeguatamente camere stagne e sistemi di isolamento termico. Quando pianifichi questi e altri lavori di costruzione, ti sarà utile calcolatore dei costi di costruzione, grazie al quale puoi facilmente stimare le tue spese di investimento.

Calcolo del coefficiente di scambio termico

Calcoliamo il valore del coefficiente U utilizzando la formula semplificata. Possiamo calcolare noi stessi il coefficiente di scambio termico. Avremo bisogno di una calcolatrice e un foglio di carta per annotare i risultati.

Il primo passo nei nostri calcoli è determinare la resistenza termica. Il coefficiente di resistenza termica è espresso dal simbolo R ed è calcolato secondo la formula:

R = d / λ

In cui si:

• R - resistenza termica.
• d - spessore parete espresso in metri.
• λ - coefficiente di conducibilità termica, espresso in W/mK.

I calcoli finali includono anche il coefficiente di scambio termico dall'esterno (Rsi) e il coefficiente di scambio termico dall'interno (Rse).

La somma del fattore R + Rsi + Rse dà il valore totale della resistenza termica.

La formula sopra, che tiene conto del coefficiente di scambio termico , mostra che il calcolo del coefficiente di scambio termico è strettamente correlato alla conduttività del materiale. Il coefficiente di conducibilità termica lambda dipende dal tipo di materiale utilizzato. Possiamo calcolare noi stessi il coefficiente di conducibilità termica, ma il calcolatore online sarà di grande aiuto qui. Il coefficiente di conducibilità termica lambda dovrebbe essere indicato anche nelle specifiche tecniche dei materiali da costruzione. Più basso è il suo valore, minore è il coefficiente di scambio termico delle pareti esterne.

Ora che conosciamo il coefficiente di conducibilità termica totale, comprese le pareti esterne, possiamo usare un'altra formula che aiuterà a determinare il nostro coefficiente di scambio termico:

U = ^D/_R1

In cui si:

• d - spessore parete espresso in metri.
• R1 - indica la resistenza termica totale della partizione.

Il risultato del calcolo deve essere confrontato solo con il limite consentito del coefficiente di conducibilità termica per pareti multistrato.

Se la nostra partizione è composta da più livelli con proprietà diverse, dobbiamo calcolare il fattore U per ciascuno di essi.

Come possiamo vedere, il calcolo del rapporto per tutte le partizioni può essere piuttosto complicato. Fortunatamente, possiamo utilizzare un calcolatore online per i calcoli, che semplificherà le azioni. Un'altra facilitazione può essere l'uso di modelli di costruzione già pronti. I produttori forniscono il coefficiente di scambio termico nei parametri tecnici del materiale. Grazie a questo, non dobbiamo fare tutti i calcoli da soli. La maggiore comodità, tuttavia, è il calcolatore online, che calcolerà per noi i parametri delle partizioni esterne indicate.

Condizioni tecniche e fattore U

Il coefficiente di scambio termico delle camere di un edificio di nuova costruzione non deve superare determinati limiti. I valori dei coefficienti massimi si trovano nel Regolamento del Ministro delle Infrastrutture del 12 aprile 2002 sulle condizioni tecniche a cui devono attenersi gli edifici e la loro ubicazione. A gennaio 2017 sono entrate in vigore le modifiche alle condizioni tecniche, volte ad aumentare l'efficienza energetica. Il coefficiente di scambio termico è un parametro importante (ma non l'unico) che dovrebbe essere preso in considerazione quando si costruiscono nuovi impianti. L'attuale fattore U massimo per i singoli elementi è:

Mura esterne:

• a ti ≥ 16 ° C - 0,23 W / (m2 K)
• a 8°C ≤ ti <16°C - 0,45 W/(m2K)
• a ti <8 ° C - 0,90 W / (m2 K)

Tetti, tetti piani e soffitti sotto solai non riscaldati o sopra attraversamenti:

• a ti ≥ 16 ° C - 0,18 W / (m2 K)
• a 8 ° C ≤ ti <16 ° C - 0,30 W / (m2 K)
• a ti <8 ° C - 0,70 W / (m2 K)

Piani a terra:

• a ti ≥ 16 ° C - 0,30 W / (m2 K)
• a 8 ° C ≤ ti <16 ° C -1,20 W / (m2 K)
• a ti <8°C - 1,50 W/(m2K)

Soffitti sopra stanze non riscaldate e sottopavimenti chiusi:

• a ti ≥ 16 ° C - 0,25 W / (m2 K)
• a 8°C ≤ ti <16°C - 0,30 W/(m2K)
• a ti <8°C - 1,00 W/(m2K)

Ti è la temperatura dell'ambiente riscaldato.

Le condizioni tecniche definiscono anche il coefficiente massimo di scambio termico della finestra. Dal 1 gennaio 2022, il coefficiente massimo di scambio termico di una finestra in una stanza in cui la temperatura non supera i 16 ⁰C, non deve essere maggiore di 1,1 W / (m2 K). Le temperature più elevate prevalgono negli alloggi. Il massimo coefficiente di scambio termico della finestra a una temperatura superiore a 16 ⁰C non deve essere maggiore di 1,6 W / (m2 K).

Il regolamento che specifica le condizioni tecniche e l'ubicazione dell'edificio specifica anche i coefficienti massimi (compreso il coefficiente di scambio termico delle finestre) per finestre e porte da tetto. I valori correnti per gli elementi selezionati non possono superare:

Finestre da tetto:

• a ti ⩾ 16 ° C - 1,3 W / (m2 K)
• a ti <16°C - 1,6 W/(m2K)

Finestre nelle pareti interne:

• a ti ⩾ 8 ° C - 1,3 W / (m2 K)
• a ti <8 ° C - nessuna restrizione

Il coefficiente di scambio termico che separa un ambiente riscaldato da uno non riscaldato non può superare 1,3 W / (m2 K) Le porte nelle partizioni esterne o nelle partizioni tra ambienti riscaldati e non riscaldati non possono superare 1,5 W / (m2 K).

Il regolamento prevede un ulteriore inasprimento delle norme e la riduzione dei coefficienti massimi di scambio termico. Le disposizioni pertinenti non entreranno in vigore fino a gennaio 2022.

Come controllare il coefficiente di scambio termico della finestra?

Quando si acquistano finestre, vale la pena prestare attenzione al coefficiente di trasferimento del calore della finestra U. Le cosiddette finestre calde significano un maggiore risparmio di energia per il riscaldamento e una bolletta del riscaldamento inferiore. La determinazione del coefficiente di scambio termico dovrebbe essere inclusa nelle specifiche tecniche del prodotto, ma alcuni produttori indicano le misurazioni in maniera molto imprecisa. A volte incontriamo una situazione in cui il coefficiente di scambio termico è dato solo per il vetro, non per l'intera finestra. Questo è un modo intelligente per migliorare i parametri tecnici, perché il vetro è il miglior isolante. Tuttavia, ricorda che il valore U reale deve essere calcolato sia per l'unità vetrata, sia per il telaio e per tutti i collegamenti. A volte si scopre che una finestra con parametri di isolamento presumibilmente eccellenti (data solo per il vetro) è un isolante più debole rispetto alle finestre standard, correttamente contrassegnate. Si prega di prestare attenzione a questo prima di effettuare un acquisto. Consigliamo anche di leggere il nostro articolo sui tripli e doppi vetri, disponibili qui.

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Coefficiente di scambio termico per tetti e tetti piani

Quando si discute del coefficiente di scambio termico, non si può ignorare la questione dell'isolamento termico di tetti e tetti piani. Il loro isolamento improprio può portare a grandi perdite di energia termica. Attualmente, il valore U massimo per tetti e tetti piani è 0,18 W / (m2 K).

Il valore del coefficiente di scambio termico per i tetti viene calcolato come per le pareti. Avremo sicuramente bisogno di un calcolatore online che mostri i parametri dei singoli materiali. La cosa più importante sarà la conduttività termica del materiale isolante. Più basso è il coefficiente lambda, migliori sono i parametri di isolamento termico del tetto e del tetto piano. Quando si calcola il coefficiente di trasmissione del calore, lo strato di copertura viene spesso omesso. Poco importa per le prestazioni di isolamento termico. Il tipo di materiale di isolamento termico utilizzato sarà molto più importante. La lana minerale viene solitamente utilizzata per isolare soffitti, tetti e tetti piani. Il suo vantaggio è il basso coefficiente lambda e la facilità di installazione. La lana è flessibile e possiamo posizionarla facilmente tra le travi o in spazi difficili da raggiungere dove il polistirolo non sarebbe in grado di gestirla. Negli ultimi anni, l'isolamento con schiuma di poliuretano è diventato sempre più popolare. Il suo strato crea una barriera protettiva ermetica, priva di ponti termici, con buoni parametri di isolamento termico. Se sei interessato a questo problema, consulta anche il nostro un articolo sui costi di isolamento di una casa unifamiliare.

Come scegliere i materiali da costruzione a risparmio energetico?

Per soddisfare le condizioni tecniche sempre più restrittive, dobbiamo utilizzare materiali appropriati per la costruzione. Quando si sceglie un materiale per pareti esterne, vale la pena conoscere il suo coefficiente lambda. Più basso è il coefficiente del materiale utilizzato, più facile sarà soddisfare le condizioni tecniche che gli edifici devono soddisfare.

Nella scelta del materiale per le pareti esterne prestiamo attenzione anche alla loro inerzia termica. L'inerzia termica determina il tempo durante il quale l'energia termica passerà attraverso la parete. Queste proprietà dipendono dalla specificità della produzione e dalla qualità del materiale. Per scoprire l'inerzia, vale la pena guardare i parametri tecnici forniti dal produttore. Un altro modo è valutare il peso del materiale. È generalmente accettato che maggiore è la massa del materiale da costruzione, maggiore è la sua inerzia termica.

Quando si scelgono i materiali, è necessario prestare attenzione anche al tipo e allo spessore dell'isolamento termico dell'edificio. La scelta di materiali di qualità migliore e più spessi aumenterà l'isolamento termico. Se si desidera ridurre il coefficiente di trasferimento del calore attraverso il muro, vale la pena investire in uno strato leggermente più spesso di polistirene o lana minerale con buoni parametri. È il modo più semplice e, allo stesso tempo, il più economico per soddisfare le attuali condizioni tecniche che devono essere soddisfatte dagli edifici e dall'ubicazione dell'edificio. Si può notare, quindi, che la conoscenza del valore U è essenziale quando si pianifica la costruzione, soprattutto quando si tratta di una casa in cemento con isolamento.