Calcolo dispersione termica

Metodo di calcolo della dispersione termica

Questo calcolatore per il calcolo della dispersione termica consente di stimare le perdite di calore di una casa attraverso pareti esterne, finestre, porta esterna, soffitto, pavimento e ricambio d'aria. Può essere utilizzato per stimare la potenza di riscaldamento necessaria a mantenere la temperatura interna desiderata con una determinata temperatura esterna invernale e per valutare l'influenza di muri, tetto, pavimento, infissi e isolamento.

Ogni componente della dispersione termica viene calcolato separatamente e poi sommato agli altri. Il risultato viene espresso in watt e kilowatt, oltre che come dispersione termica specifica per 1 m² di superficie del pavimento e per 1 m³ di volume del locale.

Valori indicativi e raccomandazioni

Geometria del locale

Superficie e volume. La superficie del pavimento viene calcolata in base alla lunghezza L e alla larghezza B del locale. Per il volume viene considerata anche l'altezza H.

A = L × B

V = L × B × H

Le dimensioni vengono inserite in metri. La superficie A si ottiene quindi in m² e il volume V in m³. La superficie del pavimento viene utilizzata per calcolare le dispersioni attraverso soffitto e pavimento, mentre il volume viene utilizzato per calcolare le perdite dovute al ricambio d'aria.

Perimetro esterno. Nel calcolo delle pareti vengono inclusi solo i lati del locale confinanti con l'aria esterna. Per ogni lato selezionato viene utilizzata la sua lunghezza effettiva. Quando tutte e quattro le pareti sono esterne, il perimetro esterno di un locale rettangolare è:

Pext = 2 × (L + B)

Se non sono presenti pareti esterne, le dispersioni attraverso pareti, finestre e porta esterna vengono considerate pari a zero.

Differenza di temperatura

Differenza di temperatura. Per tutte le componenti della dispersione termica viene utilizzata la differenza tra la temperatura interna selezionata T_i e la temperatura esterna T_e.

ΔT = Ti - Te

Ad esempio, con una temperatura interna di +20 °C e una temperatura esterna di -15 °C, la differenza di temperatura di calcolo è pari a 35 K. Una differenza di temperatura espressa in kelvin è numericamente uguale alla stessa differenza espressa in gradi Celsius. Se la temperatura esterna è uguale o superiore a quella interna, per il calcolo della dispersione termica viene utilizzato ΔT = 0.

Dispersioni attraverso gli elementi dell'edificio

Relazione di base. La dispersione attraverso pareti, finestre, porta, soffitto e pavimento viene calcolata come prodotto della superficie dell'elemento A, della trasmittanza termica U e della differenza di temperatura ΔT.

Q = U × A × ΔT

Q è la dispersione termica in W, U è la trasmittanza termica in W/(m²·K), A è la superficie dell'elemento in m² e ΔT è la differenza di temperatura in K. Una superficie maggiore, un valore U più elevato o una maggiore differenza di temperatura producono una dispersione termica più alta.

Pareti esterne

Superficie delle pareti. Il perimetro esterno viene prima moltiplicato per l'altezza del locale. Successivamente vengono sottratte la superficie delle finestre e la superficie assunta per la porta esterna, perché questi elementi vengono calcolati separatamente.

Awall = Pext × H - Awindow - Adoor

Se la superficie complessiva di finestre e porta supera la superficie totale delle pareti esterne, il risultato non viene calcolato finché i dati inseriti non vengono corretti. In questo modo si evita di utilizzare una superficie negativa delle pareti.

Isolamento delle pareti. Invece di calcolare separatamente ogni strato della costruzione, il calcolatore utilizza valori indicativi predefiniti di trasmittanza termica:

• isolamento scarso o casa datata - U = 1,30 W/(m²·K)
• isolamento medio - U = 0,60 W/(m²·K)
• buon isolamento o casa moderna - U = 0,25 W/(m²·K)

Questi valori rappresentano le prestazioni termiche complessive della parete. Se è noto il valore U esatto di una specifica struttura muraria, le opzioni semplificate di isolamento devono essere considerate come valori di riferimento approssimativi.

Finestre e porta esterna

Vetratura. All'intera superficie delle finestre inserita viene applicato un unico valore di trasmittanza termica in base al livello di efficienza energetica selezionato:

• finestre datate con elevate dispersioni - U = 2,80 W/(m²·K)
• vetri isolanti moderni - U = 1,40 W/(m²·K)
• finestre moderne ad alta efficienza energetica - U = 0,90 W/(m²·K)

Porta esterna. Le dimensioni della porta non vengono inserite separatamente. Per i tipi di porta disponibili vengono utilizzate superfici tipiche e valori di trasmittanza termica:

• porta isolata a un'anta - superficie 2,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• porta isolata a due ante - superficie 4,0 m², U = 1,40 W/(m²·K)
• porta esterna non isolata - superficie 2,0 m², U = 3,00 W/(m²·K)
• porta vetrata a un'anta - superficie 2,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)
• porta vetrata a due ante o portafinestra - superficie 4,0 m², U = 1,60 W/(m²·K)

Le superfici delle finestre e della porta vengono escluse dalla superficie delle pareti, in modo che la trasmissione di calore attraverso la stessa parte dell'involucro edilizio non venga conteggiata due volte.

Soffitto e pavimento

Soffitto. La dispersione termica viene calcolata sull'intera superficie del locale A. In base allo spazio o alla struttura sovrastante vengono utilizzati i seguenti coefficienti effettivi:

• locale riscaldato al piano superiore - U = 0
• tetto o sottotetto ben isolato - U = 0,18 W/(m²·K)
• isolamento medio del tetto o del sottotetto - U = 0,35 W/(m²·K)
• isolamento scarso o sottotetto freddo - U = 0,90 W/(m²·K)

Pavimento. Anche per il limite inferiore del locale vengono utilizzati coefficienti effettivi che rappresentano le differenze tipiche tra uno spazio riscaldato, un seminterrato e un pavimento isolato:

• locale riscaldato sottostante - U = 0
• seminterrato o garage non riscaldato - U = 0,35 W/(m²·K)
• buon isolamento del pavimento - U = 0,20 W/(m²·K)
• isolamento medio del pavimento - U = 0,40 W/(m²·K)
• isolamento scarso o assente - U = 0,80 W/(m²·K)

Per soffitto e pavimento vengono utilizzate l'intera superficie del locale e la differenza complessiva tra temperatura interna ed esterna. Questi coefficienti sono valori effettivi semplificati, quindi la temperatura del sottotetto, del seminterrato o del terreno non viene calcolata separatamente.

Ricambio d'aria e infiltrazioni

Dispersione termica dell'aria. Una parte del calore viene utilizzata per riscaldare l'aria esterna che entra attraverso la ventilazione e le infiltrazioni. Il calcolo utilizza il volume del locale V, il tasso di ricambio d'aria n e la differenza di temperatura ΔT.

Qair = 0,34 × n × V × ΔT

Il coefficiente 0,34 rappresenta approssimativamente la capacità termica volumetrica dell'aria per questo metodo di calcolo. Il tasso di ricambio d'aria n indica quanti volumi completi del locale vengono sostituiti da aria esterna ogni ora.

• n = 0,3 h^-1 - ricambio d'aria basso
• n = 0,5 h^-1 - ricambio d'aria normale
• n = 0,8 h^-1 - ricambio d'aria moderatamente elevato
• n = 1,0 h^-1 - ricambio d'aria elevato
• n = 1,5 h^-1 - ricambio d'aria alto
• n = 2,0 h^-1 - ricambio d'aria molto alto

Per una semplice stima della dispersione termica di una casa, per un normale locale residenziale si utilizza spesso un valore di circa 0,5 h^-1. Valori più elevati aumentano la perdita di calore per ventilazione in proporzione diretta al tasso di ricambio d'aria.

Dispersione termica totale

Somma delle perdite. Dopo aver calcolato separatamente ogni componente, il calcolatore somma le dispersioni attraverso pareti esterne, finestre, porta, soffitto, pavimento e ricambio d'aria.

Qtotal = Qwall + Qwindow + Qdoor + Qceiling + Qfloor + Qair

Q_total rappresenta la dispersione termica totale in watt nelle condizioni selezionate. Il valore in kilowatt si ottiene dividendo il risultato in watt per 1000.

Valori specifici. Per confrontare locali con superfici e altezze differenti vengono calcolate anche le dispersioni termiche per unità di superficie e di volume:

qA = Qtotal / A

qV = Qtotal / V

Il primo valore è espresso in W/m², il secondo in W/m³. Il valore in BTU/h viene calcolato utilizzando 1 W = 3,41214 BTU/h. La percentuale di ogni componente della dispersione viene calcolata dividendo la relativa perdita di calore per Q_total.

Norme europee correlate

EN 12831-1 "Prestazione energetica degli edifici - Metodo per il calcolo del carico termico di progetto - Parte 1: Carico termico per il riscaldamento degli ambienti". Questa norma stabilisce la metodologia generale per determinare il carico termico di progetto di locali ed edifici, compresa la trasmissione di calore attraverso l'involucro edilizio e le perdite dovute alla ventilazione. Il calcolatore utilizza una procedura semplificata per queste principali componenti della dispersione termica con coefficienti predefiniti.

EN ISO 6946 "Componenti ed elementi per edilizia - Resistenza termica e trasmittanza termica - Metodi di calcolo". Questa norma descrive come vengono determinate la resistenza termica e la trasmittanza termica U degli elementi edilizi. In questo calcolo le pareti multistrato non vengono ricostruite a partire dai singoli materiali. Vengono invece utilizzati valori U indicativi predefiniti per diversi livelli di isolamento.

FAQs

Quale temperatura esterna utilizzare per il calcolo della dispersione termica?

Per i calcoli del riscaldamento invernale si utilizza comunemente la temperatura esterna di progetto del periodo freddo relativa alla zona, anziché la temperatura esterna attuale. Più bassa è la temperatura esterna selezionata a parità di temperatura interna, maggiore diventa ΔT e più elevata risulta la dispersione termica calcolata.

Come scegliere il livello di isolamento delle pareti esterne?

Il livello selezionato determina la trasmittanza termica utilizzata per la parete. Il calcolatore usa U = 1,30 W/(m²·K) per un isolamento scarso, U = 0,60 per un isolamento medio e U = 0,25 per un buon isolamento. Se è disponibile il valore U calcolato della struttura reale, questi valori possono essere utilizzati come riferimento per scegliere l'opzione più vicina.

Perché le superfici di finestre e porte vengono sottratte dalla superficie delle pareti?

Le finestre e la porta esterna hanno propri valori di trasmittanza termica e vengono calcolate separatamente. Se le loro superfici rimanessero incluse anche nella superficie delle pareti, la stessa parte dell'involucro edilizio verrebbe conteggiata due volte e la dispersione termica totale risulterebbe sovrastimata.

Quanto incide il ricambio d'aria sulla dispersione termica di una casa?

La perdita di calore dovuta al ricambio d'aria è direttamente proporzionale al tasso n. Ad esempio, con lo stesso volume del locale e le stesse temperature, aumentando n da 0,5 a 1,0 si raddoppia la componente della dispersione dovuta alla ventilazione. Ventilazione e infiltrazioni possono quindi rappresentare una parte significativa del carico termico totale.

Cosa indicano i valori W/m² e W/m³?

W/m² indica la quota del carico termico totale riferita a un metro quadrato di superficie del pavimento, mentre W/m³ indica il carico per metro cubo di volume del locale. Questi valori sono utili per confrontare locali di dimensioni diverse, mentre la potenza termica totale richiesta è rappresentata da Q_total.