ISOLAMENTO TERMICO DI TIPO RADIANTE Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Ingegneria...
-
Upload
gilda-gasparini -
Category
Documents
-
view
214 -
download
0
Transcript of ISOLAMENTO TERMICO DI TIPO RADIANTE Università degli Studi di Perugia Dipartimento di Ingegneria...
ISOLAMENTO TERMICO DI TIPO RADIANTE
Università degli Studi di Perugia
Dipartimento di Ingegneria Industriale, Sezione di Fisica Tecnica
prof.ssa Cinzia Buratti
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
SOMMARIO
• Presentazione dei risultati di prove sperimentali termiche
effettuate su materiali isolanti di tipo radiante nel periodo gennaio –
marzo presso il Laboratorio di Acustica del Dipartimento di
Ingegneria Industriale
•Analisi teorica delle prestazioni termiche di isolanti radianti e
confronto con materiali isolanti tradizionali
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MATERIALE ISOLANTE DI TIPO RADIANTE TESTATO
• È stato sottoposto a test in laboratorio l’isolante termoacustico per pareti
esterne ed interne ISOLIVING® della ditta SAME s.r.l;
• Il materiale oggetto di indagine è basato sulla tecnologia dei film flessibili
radianti in alluminio a bassa emissività, termosaldati in continuo, posti su
supporto di film a bolle;
• Esso è stato inserito nell’intercapedine di una parete doppia in muratura, lasciando tra il materiale isolante e gli strati un’intercapedine d’aria: grazie alla presenza delle intercapedini d’aria, il materiale trasmette calore per irraggiamento; l’alluminio posto sulle due facce dell’isolante riflette l’energia termica incidente nell’ambiente dal quale proviene: quella dei locali abitati verso i locali stessi, quella dell’ambiente esterno verso l’esterno.
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
PARETE IN MURATURA CON ISOLANTE RADIANTE TESTATA
Stratigrafia:
• intonaco in malta cementizia, dello spessore di 0,01 m;
• parete in laterizio realizzata con mattoni forati, posati con asse dei fori
orizzontale e legati con giunti orizzontali continui in malta cementizia;
spessore nominale = 0,12 m;
• listelli biadesivi dello spessore di 0,025 m, disposti verticalmente e
fissati alla parete di laterizio per mezzo di chiodi in acciaio;
• materiale isolante semi-rigido di tipo radiante ISOLIVING®, spessore
nominale totale = 8 mm;
• intercapedine d’aria dello spessore di 0,025 m;
• parete in laterizio realizzata con mattoni forati, spessore nominale =
0,08 m;
• intonaco in malta cementizia, dello spessore di 0,01 m.
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
CAMPAGNA SPERIMENTALE
•Misura della resistenza termica in laboratorio con il metodo del
termoflussimetro in condizioni di regime stazionario, in conformità
alla norma UNI EN 1934 Prestazioni termiche degli edifici.
Determinazione della resistenza termica per mezzo del
metodo della camera calda con termoflussimetro - Murature;
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Principio della metodologia Parete piana:Il flusso termico (quantità di calore per unità di tempo e unità di superficie, W/m2) trasmesso attraverso la parete è proporzionale alla differenza di temperatura (T1 – T2) tra le due facce della parete:
Q/A = q = H (T1 – T2)
in cui H (W/m2K) è la trasmittanza della parete e 1/H = R (m2K/W) è la sua resistenza termica.
Grandezze misurate e calcolate:Misurando q , T1 e T2 si può calcolare R
Per materiale omogeneo e isotropo H = /s = conducibilità termica del materiale (W/mK).
s
NOTTE
s
GIORNO
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Principio della metodologia
Grandezze misurate:
Temperatura dell’aria Umidità relativa
Flusso termico
Velocità dell’aria Intervallo di acquisizione: 10
minuti
Principio del metodo:l’instaurarsi di un gradiente di temperatura tra le due camere provoca un flusso termico attraverso il campione che le separa: dalla conoscenza delle temperature superficiali e del flusso termico si calcola la resistenza termica
PC
Temperatura superficiale
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Apparato sperimentale Le camere climatiche:
Camera fredda V= 62,79 m3
Condizionatore SAECO 8EHpotenza frigorifera 2350 W
Camera Calda V= 53,36 m3
Potenza elettrica continua: 1,5 kWPotenza elettrica termostatata: 2 kW
Vista esterna
Apertura per l’alloggiamento del campione
Il campione di prova è schermato dalle emissioni radianti presenti nelle camere per mezzo di pannelli in polistirolo posti ad opportuna distanza dalla parete
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Metodologia di misura
Sulle superfici del Campione di prova vengono individuate:
Sezione di misura 50 cm x 50 cm
Sezione di guardiala cui larghezza è correlata allo spessore del campione
Sensori:
Numero minimo di termoresitenze: 21 (di cui 9 nella sezione di misura e 12 nella sezione di guardia)
Termoflussimetri: devono essere collocati in modo da rendere rappresentativa la misura, soprattutto se il campione è disomogeneo
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Strumentazione di misura
Termoflussimetri:
Sistemi di acquisizione dati:
Babuc/A
Babuc/M
Delta-Logger
Termoresistenze:
BST 101 BST 110 PT4
HFP BSR 240
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Risultati Prova in condizioni di regime
stazionario: T aria Camera calda 40,5°C T aria Camera fredda 17°C
Oscillazioni del flusso termico: i valori del flusso oscillano intorno al valore medio e sono da imputare alle variazioni di temperatura dell’aria in camera calda, dovute ai cicli di accensione e spegnimento delle stufe elettriche
ΔT > 20°C (EN 1934)
12
13
14
15
16
17
18
19
20
02/0
2 21
:30:
53
02/0
2 22
:00:
53
02/0
2 22
:30:
53
02/0
2 23
:00:
53
02/0
2 23
:30:
53
03/0
2 00
:00:
53
03/0
2 00
:30:
53
03/0
2 01
:00:
53
03/0
2 01
:30:
53
03/0
2 02
:00:
53
03/0
2 02
:30:
53
03/0
2 03
:00:
53
03/0
2 03
:30:
53
03/0
2 04
:00:
53
03/0
2 04
:30:
53
03/0
2 05
:00:
53
03/0
2 05
:30:
53
03/0
2 06
:00:
53
03/0
2 06
:30:
53
03/0
2 07
:00:
53
03/0
2 07
:30:
53
03/0
2 08
:00:
53
03/0
2 08
:30:
53
03/0
2 09
:00:
53
W/m
q
flusso termico
16
20
24
28
32
36
40
44
24/0
1/20
06 1
3.40
24/0
1/20
06 1
7.00
24/0
1/20
06 2
0.20
24/0
1/20
06 2
3.40
25/0
1/20
06 3
.00
25/0
1/20
06 6
.20
25/0
1/20
06 9
.40
25/0
1/20
06 1
3.00
25/0
1/20
06 1
6.20
25/0
1/20
06 1
9.40
25/0
1/20
06 2
3.00
26/0
1/20
06 2
.20
26/0
1/20
06 5
.40
26/0
1/20
06 9
.00
26/0
1/20
06 1
2.20
26/0
1/20
06 1
5.40
26/0
1/20
06 1
9.00
26/0
1/20
06 2
2.20
27/0
1/20
06 1
.40
27/0
1/20
06 5
.00
27/0
1/20
06 8
.20
27/0
1/20
06 1
1.40
27/0
1/20
06 1
5.00
°C
T aria camera calda T aria camera fredda
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Risultati
Parete in condizioni stazionarie
T aria camera calda= 40,5°C
T aria camera fredda= 17°CT sup. camera calda= 37,8°CT sup. camera fredda= 20,2°CFlusso termico= 16,8 W/m2
3737,5
3838,5
3939,5
4040,5
4141,5
42
T ar
ia c
. fre
dda
(°C) (
16
16,5
17
17,5
18
18,5
19
19,5
T ar
ia c
. fre
dda
(°C) (
T aria camera caldaT aria camera fredda
3535,5
3636,5
3737,5
3838,5
02/0
2 21
:30:
53
02/0
2 22
:00:
53
02/0
2 22
:30:
53
02/0
2 23
:00:
53
02/0
2 23
:30:
53
03/0
2 00
:00:
53
03/0
2 00
:30:
53
03/0
2 01
:00:
53
03/0
2 01
:30:
53
03/0
2 02
:00:
53
03/0
2 02
:30:
53
03/0
2 03
:00:
53
03/0
2 03
:30:
53
03/0
2 04
:00:
53
03/0
2 04
:30:
53
03/0
2 05
:00:
53
03/0
2 05
:30:
53
03/0
2 06
:00:
53
03/0
2 06
:30:
53
03/0
2 07
:00:
53
03/0
2 07
:30:
53
03/0
2 08
:00:
53
03/0
2 08
:30:
53
03/0
2 09
:00:
53
03/0
2 09
:30:
53
T su
p. c
. cal
da (°
C) (
19,520
20,521
21,522
22,523
T su
p. c
. fre
dda
(°C
) (
T sup. camera calda
T sup. camera fredda
14
15
16
17
18
19
20
02/0
2 21
:30:
53
02/0
2 22
:00:
53
02/0
2 22
:30:
53
02/0
2 23
:00:
53
02/0
2 23
:30:
53
03/0
2 00
:00:
53
03/0
2 00
:30:
53
03/0
2 01
:00:
53
03/0
2 01
:30:
53
03/0
2 02
:00:
53
03/0
2 02
:30:
53
03/0
2 03
:00:
53
03/0
2 03
:30:
53
03/0
2 04
:00:
53
03/0
2 04
:30:
53
03/0
2 05
:00:
53
03/0
2 05
:30:
53
03/0
2 06
:00:
53
03/0
2 06
:30:
53
03/0
2 07
:00:
53
03/0
2 07
:30:
53
03/0
2 08
:00:
53
03/0
2 08
:30:
53
03/0
2 09
:00:
53
W/mq flusso termico
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Calcolo della resistenza termica
j
j
j
jse,jsi,jt, q
ΔT
q
TTR
[m2 K/W]
nella quale:Tsi,j = T. sup. camera calda misurata nel j-esimo istanteTse,j = T. sup. camera fredda misurata nel j-esimo istanteqj = Flusso termico misurata nel j-esimo istante
qΔT
Rt
m
*t q
ΔTR
In ogni generico istante di acquisizione:
Verifiche di accettabilità: Flusso termico di sbilanciamento 2
EN 1934 prescrive: 2’ 2% di 1
2” 2% di 1
Massime oscillazioni di T. aria:
semiampiezza 2% T
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
MISURE TERMICHE IN LABORATORIO
Resistenza termica
05,1
q
TRt 04,1*
mt q
TR
• la trasmittanza: U = 1/RT = 0,82 W/m2K
A partire da Rt e dalle resistenze termiche superficiali si possono valutare le seguenti proprietà termiche:
• la resistenza termica totale: • RT = Rsi + Rt + Rse = 1,22 m2K/W
Resistenza termica (m2 K/W)
• La differenza tra i due valori è minima, pari a circa l’ 1%
I valori dei termini Rsi e Rse possono essere reperiti nella norma UNI 10344.
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE
•PARETE 1, con isolante tradizionale: laterizio forato 12 cm, intercapedine con 2
cm d’aria e 4 cm di lana di roccia ( = 0.038W/mK), laterizio forato da 8 cm
•PARETE 2, con isolante di tipo radiante: laterizio forato 12 cm, intercapedine
d’aria 2,5 cm, isolante radiante 1 cm, intercapedine d’aria 2,5 cm, laterizio forato
8 cm;
•PARETE 3, con laterizio forato 12 cm, intercapedine d’aria 6 cm, laterizio forato
8 cm.Ipotesi:•Conducibilità termica equivalente mattoni forati 0,5 W/m K;•Emissività superfici pareti 0,8;•Emissività alluminio 0,03;•Approssimazione di scambio di calore per adduzione (convezione + irraggiamento) tra le superfici dei forati e l’isolante radiante e per conduzione attraverso lo strato di isolante radiante, nel caso dell’intercapedine di tipo radiante;•Approssimazione di scambio di calore per conduzione nel caso dell’isolante tradizionale.
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE
Situazioni ipotizzate:
•Estate ( Tint= 26°C)
•Radiazione solare: 250 W/mq, 500 W/mq, 1000 W/mq;
• T int-est: 0-25°C;
•Inverno ( Tint= 20°C)
•Radiazione solare: 50 W/mq, 100 W/mq;
• T int-est: 5-35°C;
Grandezze calcolate:
•Flusso termico che attraversa la parete
•Temperature all’interno della parete
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE - Risultati
ESTATE
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 500 W/m2
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
Differenza di temperatura T (°C)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2)
isolante radiante lana di roccia aria
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 250 W/m2
0
10
20
30
40
50
60
0 5 10 15 20 25
Differenza di temperatura T (°C)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2)
isolante radiante lana di roccia aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE - Risultati
ESTATE
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 1000 W/m2
0
10
20
30
40
50
60
70
80
0 5 10 15 20 25
Differenza di temperatura T (°C)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2 )
isolante radiante lana di roccia aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE - Risultati
ESTATE
Il flusso termico che attraversa la parete si riduce circa del 60% rispetto all’intercapedine d’aria e del 9% rispetto all’intercapedine con lana di roccia
Test = 34 °C
0
10
20
30
40
50
60
250 500 1000
Radiazione solare H (W/m2)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2)
isolante radiante lana di roccia aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE - Risultati
INVERNO
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 50 W/m2
-50
-40
-30
-20
-10
0
5 10 15 20 25 30 35
Differenza di temperatura T (°C)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2)
isolante radiante lana di roccia aria
Flusso termico vs T
Radiazione solare H = 100 W/m2
-50
-40
-30
-20
-10
0
5 10 15 20 25 30 35
Differenza di temperatura T (°C)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2)
isolante radiante lana di roccia aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
VALUTAZIONE TEORICA DELLE PRESTAZIONI TERMICHE - Risultati
INVERNO
Il flusso termico che attraversa la parete si riduce circa del 60% rispetto all’intercapedine d’aria e del 9% rispetto all’intercapedine con lana di roccia
Test = 0°C
-25
-20
-15
-10
-5
0
50 100
Radiazione solare H (W/m2)
Flu
sso
ter
mic
o q
(W
/m2)
isolante radiante lana di roccia aria
Isolamento termoacustico di tipo radiante Prof. Cinzia Buratti
CONCLUSIONI
•La misura della resistenza termica effettuata rispetta le prescrizioni della EN
1934 e soddisfa le verifiche di accettabilità. Il valore di RT è di 1,22 m2 K/W
•La valutazione teorica delle prestazioni termiche in regime stazionario mostra una riduzione del flusso termico che attraversa la parete per la parete con isolante radiante rispetto ad un parete con isolante tradizionale in intercapedine
•Il materiale isolante di tipo radiante testato presenta buone proprietà di isolamento termico.
• Per valutare sperimentalmente le proprietà di isolamento radiante del materiale e verificare i risultati del modello di calcolo occorre effettuare misure in opera, in regime variabile e in presenza di irraggiamento solare diretto.
Università degli Studi di Perugia
Dipartimento di Ingegneria Industriale
Grazie per l’attenzione
prof. Cinzia Buratti
web-site: www.unipg.it/~cotana/fisicatecnica/default.htm
e.mail: [email protected]
8/13 maggio 2006Centro Congressi Umbria Fiere