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Calcolare il valore U secondo DIN EN ISO 6946: procedimento ed errori

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Il valore U è il reciproco della resistenza termica totale. Il procedimento è riportato nella DIN EN ISO 6946, edizione 2018-03, «Bauteile – Wärmedurchlasswiderstand und Wärmedurchgangskoeffizient – Berechnungsverfahren» (Componenti edilizi – resistenza termica e trasmittanza termica – metodo di calcolo). L’edizione sostituisce quella del 2008-04 ed è corretta dalla rettifica 1 del 2023-04. Il calcolo in sé è breve; gli errori nascono nei dati di partenza e pesano in particolare negli edifici esistenti, perché lì struttura e stato degli strati sono raramente documentati.

Il procedimento di calcolo in tre passaggi

  1. Resistenza dello strato: R = d / λ, cioè lo spessore dello strato in metri diviso per la conduttività termica in W/(m·K).
  2. Resistenza totale: RT = Rsi + R1 + R2 + … + Rse, cioè la somma delle resistenze degli strati più le due resistenze termiche superficiali interna ed esterna.
  3. Valore U: U = 1 / RT in W/(m²·K).

Le resistenze superficiali non si calcolano, si ricavano dalle tabelle della norma. Si distinguono solo per la posizione dell’elemento costruttivo e non possono essere influenzate né dalla scelta del materiale né dallo spessore dell’elemento. Per una parete esterna il Fraunhofer IBP in una pubblicazione del 2022 calcola con Rsi = 0,13 e Rse = 0,04 m²K/W e lo definisce il calcolo attualmente usuale.

Esempio numerico: parete monostrato, non isolata e isolata

Le conduttività termiche sono ipotesi per questo esempio; nel progetto valgono i valori di progetto della norma o della documentazione di prodotto.

Strato d [m] λ [W/(m·K)] R [m²K/W]
Superficie interna (Rsi) – – 0,13
Intonaco interno 0,015 0,70 0,021
Muratura 0,365 0,40 0,913
Intonaco esterno 0,020 0,87 0,023
Superficie esterna (Rse) – – 0,04
Somma RT 1,127

Ne risulta U = 1 / 1,127 ≈ 0,89 W/(m²·K). Se all’esterno si aggiungono 12 cm di isolante con λ = 0,035 W/(m·K), la resistenza aumenta di 0,12 / 0,035 = 3,43 m²K/W. Allora RT = 4,555 m²K/W e U ≈ 0,22 W/(m²·K).

Variante con facciata ventilata: il rivestimento sospeso si trova dietro un’intercapedine fortemente ventilata e non viene considerato, l’intonaco esterno viene meno e per Rse vale il valore di Rsi. Allora RT = 0,13 + 0,021 + 0,913 + 3,429 + 0,13 = 4,623 m²K/W e U ≈ 0,22 W/(m²·K). Il risultato è qui quasi identico, perché l’isolamento domina la stratigrafia; con isolamento sottile o assente la differenza sarebbe maggiore.

Che cosa significa il numero: il valore U descrive il flusso di calore che attraversa l’elemento costruttivo per ogni metro quadrato di superficie e per ogni kelvin di differenza di temperatura. Con 100 m² di superficie di parete e 20 K di differenza sarebbero, nell’esempio non isolato, circa 1.770 W, in quello isolato circa 440 W. È un’istantanea in ipotesi stazionarie e non un bilancio annuale.

Viceversa si può determinare lo spessore di isolante necessario per un valore obiettivo: d = (1/Unuovo − 1/Uesistente) · λ. Per Unuovo = 0,24 W/(m²·K) risulta (4,167 − 1,127) · 0,035 ≈ 0,106 m. La formula presuppone strati omogenei; si aggiungono correzioni per i tasselli e altri influssi.

Il valore 0,24 è il valore massimo che l’allegato 7 della legge per la modernizzazione degli edifici (Gebäudemodernisierungsgesetz, GModG) indica per le pareti esterne di edifici residenziali quando strati isolanti vengono applicati sul lato esterno di una parete esistente. Quando questo requisito si applica e quali eccezioni valgono è spiegato nell’articolo GEG heißt jetzt GModG.

Tipiche fonti di errore

  • Resistenza interna errata: la verifica antimuffa calcola nei ponti termici con Rsi = 0,25 invece di 0,13 m²K/W. Chi riporta il valore nel calcolo del valore U sottostima il valore U: nell’esempio 0,80 invece di 0,89 W/(m²·K) non isolato, 0,21 invece di 0,22 isolato. Perché la verifica antimuffa assuma il valore più alto lo spiega l’articolo sul criterio antimuffa.
  • Facciata ventilata: in presenza di un’intercapedine fortemente ventilata vengono meno la resistenza dell’intercapedine e di tutti gli strati esterni ad essa; per Rse vale il valore di Rsi dello stesso elemento costruttivo. Così lo riassume l’elenco delle FAQ tecniche sulla BEG del BAFA (versione 5.0, 03/2023). Fa fede la versione di volta in volta aggiornata.
  • Valore nominale invece di valore di progetto: il metodo si basa su valori di progetto della conduttività termica. La conduttività termica dipende inoltre dall’umidità; un materiale esistente inumidito ha un valore diverso da quello tabellare.
  • Strati non omogenei: travetti in legno accanto a campiture isolate o fissaggi metallici richiedono il metodo approssimato della norma. Il fattore di correzione nell’allegato F considera i fissaggi metallici; altri casi in cui il metallo ponteggia l’isolamento esulano dalla norma.
  • Campo di applicazione errato: sono esclusi finestre, facciate continue ed elementi costruttivi con scambio di calore con il terreno.
  • Aspettarsi i ponti termici nel valore U: non vi sono contenuti. Nel bilancio vengono considerati tramite una maggiorazione sull’intera superficie dell’involucro.
  • Unità di misura: inserire spessori in centimetri o millimetri, conduttività termica in W/(m·K): l’errore è un fattore 100 o 1000 e si nota solo se il risultato è implausibile.
  • Arrotondamento troppo precoce: arrotondare le resistenze degli strati solo alla fine. Chi arrotonda ogni valore intermedio a una cifra decimale falsa proprio la parete non isolata: nell’esempio il valore U risulterebbe 1,0 invece di 0,89 W/(m²·K).

Edifici esistenti: la stratigrafia è la maggiore incognita

Nelle pareti esistenti raramente il problema è la formula di calcolo, bensì la questione di che cosa ci sia nella parete. Il GModG consente nel § 38 comma 4, per la valutazione energetica di edifici esistenti, di utilizzare in mancanza di valori caratteristici valori empirici consolidati per elementi costruttivi di classi di età comparabili. È una semplificazione per il bilancio, non un sostituto della conoscenza di spessori e stato degli strati.

Un esempio numerico come quello sopra mostra il procedimento di calcolo, ma non sostituisce una verifica. La sua forza dimostrativa è pari alle ipotesi su spessore, conduttività termica e stato di umidità degli strati presenti.

Fonti

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