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11 Maggio 2017
Massa termica
(Redazione Nextville)

Le variazioni di temperatura che avvengono durante il giorno fanno si che il flusso di calore tra l'interno e l'esterno dell'edificio cambi in modo considerevole con il passare delle ore (calore che passa dall'esterno verso l'interno nelle ore centrali della giornata e calore che va dall'interno verso l'esterno nelle ore più fresche).

Un involucro ben progettato deve, come prima cosa, isolare l'ambiente interno da questi sbalzi di temperatura. In alcuni casi è ossibile sfruttare le proprietà stesse dell'involucro per contribuire al controllo delle temperature interne dell'edificio. Questo può avvenire se l'involucro ha una massa termica adeguata.

La massa termica (o inerzia termica) consiste nella capacità di un materiale di opporsi al passaggio del flusso di calore e di accumularne una parte, mantenendo, nello stesso tempo, una temperatura dell'ambiente interno omogenea, costante e confortevole, nonostante temperature esterne molto variabili.
Ciò significa che il materiale ha delle buone proprietà isolanti, ma non solo: significa anche che è in grado di accumulare calore da un lato, senza cederlo direttamente dall'altro, evitando che i bruschi cambiamenti di temperatura esterna si riflettano in modo diretto all'interno dell'edificio. Questo ritardo con cui l'involucro cede il calore accumulato si chiama sfasamento, ed indica il tempo che impiega il flusso di calore che viene assorbito da un lato dell'involucro, ad attraversarlo e ad essere ceduto all'ambiente sull'altro lato.

Per esercitare una funzione stabilizzatrice della temperatura, qualsiasi parte dell'involucro esterno deve avere due caratteristiche: una bassa conducibilità termica (cioè un buon potere isolante) e un'elevata capacità termica (cioè la possibilità di immagazzinare molto calore che viene poi ceduto agli ambienti interni durante la notte).

Il tempo che impiega un'onda di calore ad attraversare il muro (sfasamento) è proporzionale alla sua capacita termica e inversamente proporzionale alla sua conducibilità. Quanto più alta è la capacità termica, tanto più impiegherà il calore ad essere trasmesso attraverso l'involucro, e quanto maggiore sarà la conducibilità termica tanto minore sarà il tempo impiegato dal flusso di calore ad attraversare l'involucro.

Per far si che questo sistema funzioni, lo sfasamento deve essere di circa 8/10 ore, in modo che il fresco notturno arrivi in casa di giorno e, viceversa, il calore diurno arrivi negli ambienti interni durante le ore notturne.

Questi risultati sono difficilmente ottenibili con involucri composti da un solo strato di materiale. Si dovrà quindi ricorrere ad involucri stratificati. La configurazione migliore sarebbe quella con uno strato ad elevata capacità termica (di immagazzinamento del calore) sul lato interno dell'involucro, che mantenga costante la temperatura interna, ed uno strato isolante sul lato esterno, che protegga l'ambiente interno dall'effetto delle variazioni di temperatura.

I materiali ad alta inerzia termica sono il calcestruzzo e materiali laterizi compatti (ma anche le pietre naturali), adatti a rallentare il flusso di calore estivo verso l'interno e ad immagazzinare calore nei periodi invernali per poterlo poi rilasciare con effetto benefico verso l'interno.

In definitiva, la massa termica può essere sfruttata sia come contributo al riscaldamento, sia per il raffrescamento.

Riscaldamento. Un involucro ben isolato, con massa termica elevata, non disperde il calore interno e accumula calore durante le ore più calde del giorno. Il calore accumulato verrà ceduto con uno sfasamento variabile in relazione alla massa termica dell'involucro. Un involucro con massa termica maggiore impiegherà più tempo a cedere il calore accumulato. La situazione ideale sarebbe quella in cui il calore accumulato durante il giorno viene ceduto agli ambienti interni durante la notte, contribuendo al riscaldamento e limitando l'uso dei sistemi impiantistici.

Raffrescamento. In alcuni progetti è stato sperimentato l'uso dell'acqua come massa termica capace di mantenere una bassa temperatura e raffrescare gli ambienti adiacenti. Questo risultato è stato ottenuto ponendo sopra o accanto all'edificio delle vasche contenenti acqua che di notte si raffreddano e di giorno sono protette dall'impatto diretto dei raggi solari attraverso un sistema di schermature solari mobili. La massa d'acqua si raffredda durante la notte, poi durante il giorno, schermata dal sole, cede lentamente il fresco all'edificio, e torna a raffrescarsi la notte.

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