Strumento per la misura in-situ della trasmittanza termica di componenti edilizi

Risultato della ricerca:

L’apparecchiatura proposta è uno strumento portatile per la “misura in situ della trasmittanza termica e della resistenza termica di componenti opachi edilizi” attraverso una metodologia non invadente”. Il sistema è composto da un comparto (box), mantenuto a temperatura costante, che viene applicato sulla superficie esterna del componente edilizio sottoposto a misura, circoscrivendo la zona su cui verrà effettuato il rilevamento. La strumentazione ideata consente di eliminare l’influenza dell’ambiente esterno e di ottenere, dopo un breve transitorio iniziale, nella zona sottoposta a misurazione, una misura stabile, avendo indotto condizioni quasi stazionarie di temperatura e flusso termico.

La strumentazione permette l’acquisizione dei dati necessari alla determinazione della resistenza termica, per un tempo ritenuto idoneo al raggiungimento delle condizioni stazionarie, informazione che potrà essere validata dall’analisi dell’andamento delle grandezze acquisite. I valori acquisiti successivamente al raggiungimento di una misura che fornisce un valore pressoché costante per il flusso termico e per le due temperature superficiali sulle due facce della parete, consentiranno la determinazione della resistenza termica della parete. Al fine di ottenere un flusso termico elevato e costante, all’interno del comparto si imporrà una temperatura ben maggiore di quella interna che rimane pressoché costante durante la misura.

Riferimento a finanziamenti precedenti:

La ricerca non è stato oggetto di nessun precedente bando di finanziamento.

Innovatività rispetto a soluzioni già esistenti:

L’apparecchiatura proposta abbinata alla metodologia di rilevamento, permette la “misura della trasmittanza termica in situ delle pareti opache di edifici attraverso una metodologia non invadente” con errori ed incertezze ridotte, indipendentemente dalle condizioni climatiche esterne grazie agli elevati valori di differenza di temperatura e di flusso termico che si generano grazie all’apparecchiatura proposta.

Tale soluzione evita che i sensori siano investiti direttamente dalla radiazione solare (il diverso comportamento ottico rispetto alla superficie della parete, infatti, indurrebbe sensibili errori di misura) e limita l’influenza derivante dagli effetti della trasmissione del calore per convezione nel caso di applicazione dei sensori di temperatura su pareti esterne particolarmente esposte al vento. Vengono eliminati, altresì, gli effetti transitori (accumulo e rilascio di energia) indotti dal regime termico variabile presente in una parete reale posta all’esterno. La temperatura costante del box esterno e la differenza di temperatura imposta permettono la misurazione della trasmittanza termica con precisione ed in qualsiasi periodo dell’anno. Oggi sul mercato non è presente nessun dispositivo simile a quello proposto ma esistono delle apparecchiature che misurano il flusso e le resistenze che, poiché effettuano misure in condizioni transitorie, inducono a misurazioni della trasmittanza termica molto approssimate, con errori anche del 100%.

Inoltre, poiché tali apparecchiature già in commercio hanno bisogno di una differenza di temperatura elevata tra interno ed esterno, possono essere utilizzate solo nel periodo invernale ed estivo. In letteratura sono presenti degli algoritmi che tendono a minimizzare tale errore che, in ogni caso, è presente per le condizioni al contorno in cui viene effettuata la misurazione. Entrambi i box previsti dal dispositivo proposto, sono sostenuti da una struttura di sostegno che rende l’apparecchiatura facilmente trasportabile.

Titoli di proprietà intellettuale:

I risultati della ricerca non sono ancora oggetto di titoli di proprietà industriale. È stata, però, già svolta un’approfondita ricerca di anteriorità brevettuale mediante la consultazione di banche dati specialistiche.

Principali applicazioni e mercato di riferimento:

Lo strumento trova un’utile applicazione nel settore tecnico-edilizio. La conoscenza del valore della trasmittanza termica dei componenti opachi dell’edificio risulta di fondamentale importanza per l’elaborazione di diagnosi energetiche (UNI CEI EN 16247-2:2014. Diagnosi energetiche – Parte 2: Edifici) e nel calcolo dei fabbisogni di energia termica per la climatizzazione invernale ed estiva (UNI/TS 11300-1) necessari per la certificazione energetica degli edifici (D.M. 26 giugno 2015 – Applicazione delle metodologie di calcolo delle prestazioni energetiche e definizione delle prescrizioni e dei requisiti minimi degli edifici). È dunque utile avere a disposizione una strumentazione che, attraverso opportune procedure di misura non invasive standardizzate ed ottimizzate, permette di misurare la resistenza termica della parete riducendo al minimo gli errori di misura.

La misura in opera della trasmittanza delle pareti edilizie permette di: – verificare in opera la resistenza termica e la trasmittanza delle pareti; – valutare gli effetti della messa in opera sulle proprietà termofisiche del manufatto; – valutare gli effetti prodotti dall’umidità e dall’invecchiamento; – effettuare una diagnosi o una certificazione energetica dell’edificio corretta. In particolare quest’ultimo obbiettivo risulta di notevole interesse alla luce della direttiva 2018/844/EU del Parlamento Europeo sulle performance energetiche degli edifici.

Il dispositivo proposto si inserisce nel mercato degli strumenti necessari per effettuare una certificazione o una diagnosi energetica finalizzata all’individuazione di interventi da eseguire. È previsto che il mercato della riqualificazione energetica degli edifici esistenti avrà un grande sviluppo ed in questo, la riduzione della trasmittanza termica delle pareti assume un ruolo rilevante.  Gli studi preliminari effettuati hanno evidenziato l’assenza di uno strumento di precisione non invasivo come quello proposto. L’analisi finalizzata all’individuazione di modalità alternative per la misura della trasmittanza termica, che conduca alla nostra stessa precisione, ha individuato il “metodo del carotaggio” della parete per risalire alla stratigrafia della parete e quindi alla trasmittanza termica della parete.

Questo metodo alternativo è invasivo comportando una serie di problematiche connesse ai costi di carotaggio e di rispristino delle condizioni iniziali. Inoltre studi hanno evidenziato che se la parete non è omogenea tale metodologia è poco attendibile. Una analisi economica preliminare ha evidenziato che la misura effettuata tramite il dispositivo da noi proposto presenta costi notevolmente minori rispetto alla metodologia tramite carotaggio. In conclusione si può affermare che la misura effettuata con il prodotto in oggetto ha un costo superiore rispetto a metodologie semplificate e poco accurate (metodi del termoflussimetro superficiale)  e minor costo rispetto a metodi che forniscono la stessa precisione (carotaggio) e pertanto si prevede un facile inserimento nel mercato delle diagnosi energetiche di grandi edifici, scuole, edifici pubblici ed edifici storici.

Esigenze per l’ulteriore sviluppo – Industrializzazione:

L’obiettivo del progetto è quello di migliorare il prototipo già progettato e valutato in laboratorio (TRL 4) puntando all’ottimizzazione del processo e della tecnologia, prevedendo di raggiungere almeno un livello di maturità tecnologica TRL 6 (prototipo dimostrato in ambiente industrialmente rilevante).  Per il raggiungimento di tale livello di maturità tecnologica (TRL 6) si ritiene indispensabile affrontare le seguenti fasi:

– ottimizzazione dei materiali utilizzati per la struttura del prototipo così da rendere il prototipo più leggero e facilmente trasportabile;

– progettazione esecutiva finalizzata all’ottimizzazione delle dimensioni del prototipo;

– ottimizzazione dei processi di acquisizione e analisi dei dati;

– test in ambiente rilevante;

– ingegnerizzazione del prototipo.