CYPECAD MEP. Analisi numerica di ponti termici lineari

CYPE, in collaborazione con l’Università Miguel Hernández de Elche (Alicante) e come frutto del progetto di ricerca “Sviluppo di software per integrazione dell’analisi numerica di ponti termici nel calcolo del fabbisogno energetico degli edifici”, finanziato dal Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) e cofinanziato dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR), ha sviluppato un’utility informatica che, a partire dalla geometria di un edificio, consente di identificare e calcolare i ponti termici lineari presenti nel suo involucro termico.

Tale progetto ha portato alla creazione del modulo Analisi numerica di ponti termici lineari, grazie a cui si può calcolare in modo preciso e dettagliato la trasmittanza lineare dei ponti termici che è possibile esportare da CYPECAD MEP in Energyplus™ dalle linguette Studio termico e Climatizzazione.

INDICE

Progetto di ricerca
Funzionamento del modulo Analisi numerica di ponti termici lineari
Utilizzo dei ponti termici da parte del programma CYPECAD MEP

Progetto di ricerca

L’Università Miguel Hernández (UMH) e CYPE hanno portato a termine il progetto di ricerca “Sviluppo di software per integrazione dell’analisi numerica di ponti termici nel calcolo del fabbisogno energetico degli edifici”, finanziato dal Centro para el Desarrollo Tecnológico Industrial (CDTI) e cofinanziato dal Fondo Europeo di Sviluppo Regionale (FESR). Come frutto di tale progetto, si è elaborata un’utility informatica (il modulo Analisi numerica di ponti termici lineari del programma CYPECAD MEP) che consente di calcolare i ponti termici dell’involucro termico degli edifici mediante un’analisi numerica a elementi finiti.

Nel suddetto progetto di ricerca, CYPE si è avvalsa della collaborazione con il Grupo de Ingeniería Energética del Departamento de Ingeniería de Sistemas Industriales dell’Università Miguel Hernández, i cui ricercatori hanno partecipato alla definizione iniziale del progetto, alla modellazione dei ponti termici e alla validazione dei risultati finali forniti in output dal programma.

I ponti termici sono zone dell’involucro degli edifici in cui si verifica una variazione dell’uniformità della costruzione (cambi di spessore delle chiusure verticali, dei materiali utilizzati, penetrazione di elementi costruttivi con diversa conduttività, ecc.); presentano una resistenza termica minore rispetto al resto del suddetto involucro e, pertanto, implicano un incremento delle perdite di calore.

Le perdite di calore attraverso i ponti termici si ripercuotono notevolmente sui risultati relativi al fabbisogno energetico, dato che, in certi casi, possono rappresentare fino a un 40% delle perdite termiche totali di un edificio. Per tale motivo, l’analisi delle caratteristiche dei ponti termici è essenziale al fine di realizzare un calcolo corretto del consumo energetico di un edificio.

Funzionamento del modulo Analisi numerica di ponti termici lineari

Attivazione del calcolo di ponti termici lineari

Ultimato l’inserimento degli elementi costruttivi, il programma identifica automaticamente i ponti termici dell’involucro termico dell’edificio al momento di avviare la procedura di calcolo dalle linguette Studio termico o Climatizzazione (menu Risultati > Calcolare). Nel caso in cui sia stata attivata la casella Analisi numerica di ponti termici lineari dal riquadro di dialogo Parametri di trasmissione termica (menu Progetto > Parametri di trasmissione termica) prima di eseguire il calcolo, il modulo Analisi numerica di ponti termici lineari calcola i ponti termici presenti all’interno dell’edificio.

Calcolo realizzato

Il suddetto modulo esegue il calcolo dei ponti termici tramite un’analisi numerica a elementi finiti basata su un calcolo bidimensionale di trasferimento del calore contemplato nella norma EN ISO 10211, tramite cui è possibile ricavare la trasmittanza termica di ciascun ponte termico.

In tal modo, l’analisi del comportamento reale dei ponti termici risulta maggiormente corretta, dal momento che consente non solo di tenere in considerazione la posizione assunta dall’isolante all’interno degli elementi costruttivi, ma anche i materiali che lo costituiscono.

Gestione di facciate ventilate

Le facciate ventilate sono caratterizzate dalla presenza di un’intercapedine d’aria tra il rivestimento e il materiale isolante. Questa soluzione costruttiva si utilizza sempre più spesso con la finalità di limitare il fabbisogno energetico degli edifici, dato che il riscaldamento dello strato d’aria genera una ventilazione continua nella chiusura verticale.

Durante la procedura di calcolo dei ponti termici presenti lungo le facciate ventilate, il programma tiene in considerazione il fatto che la resistenza termica totale di una chiusura verticale si ricava trascurando la resistenza dell’intercapedine d’aria e quella degli altri strati situati tra quest’ultima e l’ambiente esterno. La resistenza superficiale esterna corrispondente all’aria in quiete si assume uguale alla resistenza superficiale interna del medesimo elemento e si considera che la temperatura dell’intercapedine d’aria sia la temperatura esterna.

Risultati ottenuti in output

Ultimato il calcolo, tramite l’opzione Visualizzazione di ponti termici ubicata nel menu Risultati (linguetta Studio termico), CYPECAD MEP mostra gli spigoli schematizzati dei ponti termici (disegnati sullo schermo in prossimità degli elementi costruttivi), illustrandone la tipologia e la trasmittanza. Cliccando sugli spigoli in esame è possibile ottenere maggiori informazioni circa il calcolo del o dei ponti termici rilevati: modello di calcolo utilizzato nell’analisi a elementi finiti (con specifiche relative ai materiali, alla conduttività termica, alle condizioni al contorno, ecc.), distribuzione delle temperature nel ponte termico, isoterme, direzione del flusso di calore, ecc.

Ponti termici lineari analizzati dal modulo

Attualmente, il modulo Analisi numerica di ponti termici lineari è in grado di calcolare sette tra i ponti termici più comuni che possono nascere in edifici:

Incontro di facciata con solaio	Incontro di facciata con partizione interna	Incontro di facciata ad angolo (verticale sporgente)
Incontro di facciata con solaio (verticale rientrante)	Incontro di facciata con copertura piana	Incontro di facciata con sbalzo
Incontro sporgente di facciata con pavimento esterno

In versioni successive si provvederà ad ampliare il numero di ponti termici integrati in tale analisi del calcolo numerico.

Autorizzazioni necessarie nella licenza in possesso dell’utente

Affinché il programma possa calcolare automaticamente i ponti termici compresi nell’involucro di un qualsiasi edifico, è necessario che la licenza d’uso in possesso dell’utente disponga di autorizzazioni che consentano l’utilizzo dei seguenti moduli:

Analisi numerica di ponti termici lineari
Qualsiasi modulo tra quelli Calcolo dei carichi termici
Esportazione in EnergyPlus™ (nel caso in cui si desiderino eseguire esportazioni in questo programma o utilizzarlo in qualità di motore di calcolo).

Utilizzo dei ponti termici da parte del programma CYPECAD MEP

I ponti termici dell’edificio, definiti dall’utente o calcolati dal modulo Analisi numerica di ponti termici lineari, si utilizzano in CYPECAD MEP per le seguenti procedure:

Dalla linguetta Climatizzazione
- Intervento nel calcolo dei carichi termici di riscaldamento. Se si seleziona la norma UNI per calcolare i carichi termici di riscaldamento, il programma tiene in considerazione le dispersioni termiche, per trasmissione di calore verso l’esterno e verso spazi non riscaldati, che si producono attraverso i ponti termici lineari rilevati.
Dalla linguetta Studio termico e Climatizzazione
- Esportazione in Energyplus™, software di riconosciuto prestigio internazionale per la simulazione termica ed energetica di edifici sviluppato dal DOE (Department of Energy, USA), mediante cui è possibile eseguire studi relativi al fabbisogno e al consumo energetico.
- Utilizzo di Energyplus™ in qualità di motore di calcolo al fine di ottenere il fabbisogno termico di un qualsiasi edificio.