Calcolo dei ponti termici agli elementi finiti

Nell’articolo di oggi vediamo insieme cos’è un ponte termico, quanti tipologie ne esistono, quando e perché è importante verificare un ponte termico e come farlo con il metodo del calcolo agli elementi finiti previsto dalla norma UNI EN ISO 10211:2018.

Cos’è un ponte termico

La norma UNI EN ISO 14683:2018[1] definisce il ponte termico come “parte dell’involucro edilizio dove la resistenza termica, altrove uniforme, cambia in modo significativo per effetto della compenetrazione totale o parziale di materiale con conduttività termica diversa nell’involucro edilizio e/o la variazione dello spessore della costruzione e/o la differenza tra l’area della superficie disperdente sul lato interno e quella del lato esterno, come avviene in corrispondenza dei giunti tra parete e pavimento o parete e soffitto”.

In altre parole, i ponti termici sono parti dell’involucro in cui cambia l’andamento del flusso di calore. In corrispondenza di alcune parti dell’edificio, le temperature superficiali interne diminuiscono e, di conseguenza, aumentano le perdite attraverso l’involucro.

Ecco perché laddove c’è un ponte termico si crea una concentrazione del flusso termico e le isoterme hanno andamento curvo e convergente, anziché uniforme e rettilineo.

Inoltre, al modificarsi della geometria della parete il ponte termico può essere lineico, se la geometria è bidimensionale, o puntale se la geometria  è tridimensionale.

Tipologie di ponte termico

Esistono due tipologie di ponte termico:

• ponte termico lineare: “compenetrazione totale o parziale di un elemento nell’involucro edilizio tale da creare una discontinuità dell’isolamento termico.” La compenetrazione porta a una differenza tra l’area della superficie disperdente sul lato interno e quella sul lato esterno.
  
  Esempi: il collegamento d’angolo tra due elementi di chiusura, sbalzi, terrazze o mensole, materiali diversi all’interno dell’involucro edilizio, nicchie sotto la finestra, rientranze, passaggio di canne fumarie, giunti cordoli e parete, tra serramento e parete.
• ponti termici puntiformi: “compenetrazione limitata di un elemento nell’involucro”. Ne sono un esempio i tasselli utilizzati per l’ancoraggio del cappotto termico. Hanno meno influenza dal punto di vista energetico rispetto ai ponti termici lineari e sono, spesso, trascurabili.

Problematiche legate ai ponti termici

In prossimità dei ponti termici, oltre a dispersione di energia, può succedere che:

• le basse temperature superficiali e una umidità relativa interna superiore all’80% portano alla formazione di condensa superficiale e, in seguito, alla formazione di muffa rendendo gli ambienti insalubri. La muffa a sua volta danneggia l’aspetto estetico delle pareti.
• si creano zone di disagio termico dovuto alla differenza di temperatura tra interno ed esterno diminuisce la sensazione di comfort all’interno
• le differenze di temperatura fra parti diverse dell’involucro creano delle tensioni interne che portano elementi strutturali a fessurarsi.

Nella nuova progettazione, in particolare, è obbligatorio perché bisogna verificare l’assenza della formazione di muffa. Nelle costruzioni esistenti, invece, è obbligatorio se si vuole fare una riqualificazione. 

Dunque, in entrambi i casi è molto importante verificare se:

• ci sono ponti termici
• di che tipo sono
• quali danni esterni – come la condensa e la muffa -, o interni – come le fessurazioni -e quindi non visibili a occhio nudo, hanno provocato.

Come verificare un ponte termico: metodi di calcolo

La norma UNI EN ISO 14683 propone diversi metodi di calcolo con un diverso livello di affidabilità.

Quando si vuole fare una stima veloce e non troppo accurata della dispersione energetica provocata dal ponte termico si possono usare abachi o fare il calcolo manualmente, tenendo conto che l’incertezza dei risultati è del 20%, in valore assoluto.

Se, invece, si vuole fare un’analisi precisa e puntuale è meglio utilizzare software che prevedono il calcolo agli elementi finiti, come THERM, conforme e validato secondo la norma UNI EN ISO 10211:2018, molto conosciuto e scaricabile gratuitamente. In questo caso, infatti, l’incertezza è del 5%.

Con THERM si può modellare il singolo ponte termico specificando geometria e materiali del nodo che si vuole analizzare in modo da poter evidenziare l’andamento delle isoterme.

Calcolo dei ponti termici con il metodo agli elementi finiti

Questo metodo è il migliore per calcolare i ponti termici degli edifici moderni, per i quali, è praticamente impossibile trovare corrispondenze nei classici abachi.

Durante la diagnosi energetica di un edificio moderno, costruito intorno agli anni 2010-2015, con una struttura completamente diversa da quelle classiche con solaio in latero cemento, abbiamo analizzato alcuni ponti termici tra cui:

1. nodo copertura – parete
2. nodo solaio intermedio – parete

in cui in entrambi i casi la parete è in calcestruzzo.

Nel caso del nodo copertura – parete, come si vede nella figura generata con THERM, l’andamento delle isoterme non è del tutto uniforme. Ciò nonostante risulta che la temperatura nel punto di raccordo è di 17,1 °C, ovvero il nodo è verificato perché la temperatura supera i 16,7°C stabiliti come riferimento dalla normativa UNI EN ISO 13788 per verificare l’assenza del rischio di formazione di muffa in quel punto.



Per quanto riguarda, invece, il nodo solaio – parete, qui le isoterme sono perfettamente rettilinee e la temperatura nel punto critico è verificata.



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