Trasmittanza termica: cos’è e come si calcola

La trasmittanza termica è un valore molto importante che è utile nelle considerazioni e nei calcoli degli scambi termici orientati alla definizione delle condizioni di comfort ambientali per l’uomo ed alle modalità di raggiungimento di questo obiettivo finale.

La trasmittanza termica è l’indice della quantità di potenza termica e della relativa quantità di calore che viene scambiata attraverso un materiale oggetto di considerazione. Questo parametro è indicato mediante un coefficiente U che rappresenta una grandezza fisica propria. In parole povere la trasmittanza termica riferita di un materiale indica in modo indiretto la sua capacità isolante, in quanto più è ridotto il valore di trasmittanza termica, tanto più quell’elemento sarà isolante in maniera direttamente proporzionale.

Trasmittanza termica e materiali

Gli scambi termici rappresentano la quantità di energia che un materiale o un corpo è in grado di acquisire o cedere; questa energia può essere scambiata in diversi modi, per conduzione, convenzione o per irraggiamento.

La trasmittanza termica, definita anche trasmissione di calore, è l’elemento determinante per il calcolo del fabbisogno energetico necessario a un edificio per il raggiungimento di temperature confortevoli e la relativa climatizzazione, influendo direttamente anche riguardo alla valutazione della classe energetica dell’immobile o abitazione in oggetto.

Gli interventi di ristrutturazione finalizzati al miglioramento della trasmittanza termica generale di un fabbricato e dei suoi componenti di un fabbricato (coibentazione, isolamento delle pareti, sostituzione di porte ed infissi) possono beneficiare di agevolazioni e detrazioni fiscali previste dallo Stato. Infatti le somme investite in interventi di ristrutturazione che consentono un miglioramento dell’efficienza energetica, attraverso soluzioni tecnologiche dei materiali più evolute e mirate ad un maggiore isolamento, possono essere restituite parzialmente attraverso detrazioni fiscali del 65% o più comunemente del 50%, sia per l’acquisto dei materiali che per la posa in opera dei medesimi.

L’attenzione verso questo valore e l’evoluzione tecnologica dei materiali mirata ad un approccio maggiormente ecologico ed efficiente riguardo all’impiego delle energie, alla loro natura ed alla riduzione degli sprechi ha avvalorato l’importanza della trasmittanza termica specialmente in bio edilizia, dove la scelta dei materiali è determinante e responsabile riguardo all’isolamento termico ed all’efficienza energetica.

Trasmittanza termica di pareti e infissi e calcolo

Quando una qualsiasi superficie come una parete o un qualsiasi tipo di infisso è soggetta ad un gradiente termico (ovvero differenza di temperatura tra l’interno dell’ambiente domestico e l’esterno), il calore ha una tendenza naturale a trasferirsi dall’ambiente più caldo a quello più freddo; per questo motivo gli elementi caratterizzati da un’alta trasmittanza termica consentiranno un maggiore passaggio di calore dall’esterno all’interno che risulta un fattore sfavorevole per il raggiungimento della temperatura di comfort in quanto comporta un maggiore caldo in estate ed un maggiore freddo in inverno, fattori che rendono più impegnativo il lavoro dei climatizzatori.

La trasmittanza termica viene espressa attraverso un coefficiente U che in termini indica la dispersione di calore in relazione ad una determinata superficie; questo valore è variabile e non è rappresentativo in generale del tipo di materiale, diversamente dal valore lambda che indica la conduttività termica generica della tipologia e che è rilevante per quanto concerne isolamento e coibentazione.

Un coefficiente U molto basso è un valore positivo in quanto indica un ottimo elemento costruttivo dotato di una scarsa propensione alla dispersione di calore. La trasmittanza termica viene espressa in W/mqK, unità che indica i watt (ovvero il flusso) di energia dispersi attraverso un metro quadrato di superficie con una differenza termica pari ad un grado Kelvin o centigrado.

Avendo a disposizione il coefficiente di trasmittanza termica U è possibile calcolare la dispersione di energetica riferita ad un dato tempo, come ad esempio su base giornaliera, adottando la corretta formula matematica, avendo cura di calcolare anche la superficie disperdente così da considerarla per il calcolo della dispersione termica totale.

Vi è una stretta relazione tra trasmittanza termica e conduttività termica, in quanto riguardano lo stesso argomento; inoltre la trasmittanza termica si ottiene in base al valore lambda che rappresenta la conduttività termica.

Vediamo insieme come procedere all’effettivo calcolo per ottenere la trasmittanza termica: bisogna dividere lo spessore dell’elemento disperdente espresso in metri per il valore lambda del materiale di cui si compone, ottenendo il valore di resistenza termica; la trasmittenza termica è pari al reciproco della resistenza termica.

Ad esempio un pannello isolante lambda pari a 0,06 W(mK) è spesso 12 cm, dunque:

0,12 m / 0,06 W(mK) = 2 (mq K)/W

Dove 2 è il valore della resistenza alla trasmissione del calore. Di conseguenza:

1 : 2 (mq K)/W = 0,50W/(mqK) [trasmittanza termica U]

Effettivamente però il calcolo della trasmittanza termica U non è così semplice in quanto bisogna considerare ogni singolo elemento che compone l’ambiente, i singoli valori di trasmittanza e la relazione in termini di spessore e superficie. In particolare, in base alla superficie oggetto di approfondimento, bisognerà considerare per le superfici non trasparenti altri fattori come: la resistenza liminare della superficie interna, la resistenza termica degli strati di materiale omogeneo e non omogeneo, l’eventuale presenza e relativa resistenza termica delle intercapedini, la resistenza liminare della superficie esterna, la conduttanza termica, la conduttività termica dei materiali e lo spessore degli strati.

Invece per il calcolo della trasmittanza termica di superfici trasparenti bisognerà considerare le seguenti variabili: tipologia di vetro, telaio ed eventuale distanziatore. Questi dovranno essere poi messi in relazione mediante un calcolo ponderato alle altri parti della struttura che compongono gli infissi, considerando anche l’effetto del ponte termico tra i materiali disomogenei presenti a cui si pone rimedio mediante l’impiego di un apposito distanziatore in presenza di vetri doppi o tripli.

In ottemperanza alle norme UNI EN ISO 10077-1: 2007 la trasmittanza delle chiusure trasparenti Uw tiene conto di: trasmittanza termica del serramento, del telaio e del vetro, area del serramento e del vetro, perimetro del vetro e trasmittanza termica lineare del distanziatore. Si considera e calcola anche la trasmittanza termica lineare in quanto è presente una conduzione di calore supplementare nell’interazione tra vetri, telai e distanziatori a causa delle diverse proprietà termiche degli elementi interessati.

Questo valore risulta determinante ed importantissimo per quanto riguarda la selezione e la scelta degli infissi da impiegare, con la preferenza verso quelle che presentano una minore dispersione termica, contribuendo ad un raggiungimento più agevole del comfort ambientale ed alla conservazione del calore interno all’abitazione.

Per quanto riguarda invece le pareti e le superfici opache si procede all’isolamento delle stesse mediante la scelta d’impiego di diverse tecniche e materiali finalizzate alla realizzazione di cappotti termici esterni, interni, camere d’aria, vespai, etc. Per fare ciò si adoperano materiali dalle proprietà fisiche e tecnologiche avanzate, caratterizzati da bassa trasmittanza termica.

La trasmittanza termica è un valore così importante all’interno dei calcoli per il miglioramento ed risparmio energetico in quanto minore sarà il suo valore e minore sarà anche l’impiego di energia necessario per ottenere una temperatura desiderata e confortevole negli ambienti domestici mediante sistemi di raffreddamento o raffrescamento.

La trasmittanza e conducibilità termica sono due valori strettamente collegati ma comunque diversi tra loro, in quanto la conducibilità termica rappresenta l’attitudine di un materiale a trasmettere calore. Le norma che indicano e regolano nel dettaglio i metodi di calcolo e le relative considerazioni riguardo a trasmittanza e conducibilità termica sono le UNI EN ISO 6946:2008, UNI 10351:1994 ed UNI 10351.

Come ridurre la trasmittanza termica

La riduzione della trasmittanza termica è un concetto che rientra a pieno titolo in tutte quelle azioni sulle quali si pone grande attenzione ai giorni nostri finalizzate al risparmio energetico. A tal fine si cerca di intervenire sempre più mediante azioni orientate ad un maggiore ‘riscaldamento passivo’, ovvero proiettato verso una riduzione drastica delle dispersioni di calore, prima ancora di pensare al riscaldamento invernale o al raffrescamento estivo veri e propri. É proprio in quest’ottica che si prendono decisioni e si preferisce la scelta di materiali caratterizzati da una bassa capacità di dispersione termica e di conseguenza da una bassa trasmittanza. Ma come accennato in precedenza, non è sufficiente scegliere pochi o alcuni elementi che costituiscono la ‘scatola’ dell’abitazione per ridurre la trasmittanza termica e le dispersioni di calore, in quanto questi valori vanno considerati complessivamente riguardo ai locali oggetto di considerazione. Per questo si deve intervenire sia sugli infissi che sulle pareti scegliendo materiali isolanti e con una bassa trasmittanza termica per ottenere risultati ottimali e non rischiare controindicazioni dovuti agli sbalzi termici causati dalla presenza di elementi della struttura caratterizzati da trasmittanza termica disomogenea.

Per quanto riguarda gli infissi, se ci si trova in fase di acquisto, è meglio preferire quelli con migliori caratteristiche di isolamento termico così da consentire un adeguato risparmio energetico; si potrà scegliere tra quelli a doppio o triplo vetro, con camera d’aria o gas, in legno semplice o in legno preaccoppiato, etc, che rappresentano il meglio attualmente sul mercato, facendo sempre attenzione ai valori tecnici indicati per ogni diversa soluzione. Ovviamente è rilevante sotto l’aspetto termico dell’ambiente interno anche il numero e la superficie di infissi presenti; la scelta degli infissi è influente in maniera diretta anche in tema di certificazione energetica, in quanto quelli con una bassa trasmittanza consentono un duplice vantaggio: quello dell’isolamento termico, con relativo risparmio energetico, e quello economico con l’accesso alle detrazioni fiscali per interventi di miglioramento energetico. Nel caso in cui invece si vogliano conservare i propri infissi è bene considerare che è possibile richiedere l’aggiunta di un doppio o triplo vetro sugli infissi già presenti, anche se questo non sempre risulta conveniente dal punto di vista economico ed energetico e non è sempre realizzabile in generale.

La normativa italiana fissa i valori limite della trasmittanza termica mediante il decreto legislativo 311/2006 (contenente disposizioni correttive ed integrative al decreto legge del 19 agosto 2005, n.192, recante attuazione della direttiva 2002/91/CE sul tema del rendimento energetico nel mondo dell’edilizia); questi parametri sono stati fissati tenendo conto delle diverse zone climatiche e della distinzione tra le strutture opache come coperture, pavimenti, pareti, etc, con quelle trasparenti come gli infissi vetrati. Questa normativa e limitazione è orientata alla riduzione delle dispersioni termiche degli edifici. A titolo esemplificativo, il valore limite di trasmittanza termica per gli infissi di un immobile situato in zona climatica E è pari a 2 W/(m2K). Anche l’accesso alle detrazioni fiscali è direttamente connesso alle indicazioni in merito prestabilite dallo Stato per ogni macro-zona climatica, con limiti di trasmittanza termica proporzionalmente stringenti in relazione allo sbalzo termico con le temperature esterne previste dalla propria zona climatica.