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Finestre in materiali misti
E’ possibile accoppiare due o più materiali al fine di sfruttare i vantaggi di ciascuno di essi e migliorare le prestazioni energetiche finali.
Gli accoppiamenti più frequenti sono riportati di seguito.
Legno-alluminio e alluminio-legno
Infisso in legno alluminio
Infisso in legno alluminio con isolante
Si tratta di uno dei sistemi più vantaggiosi, dato dall’abbinamento di legno e alluminio, in cui i due telai sono avvitati l’uno all’altro. I profili di alluminio sono principalmente usati all’esterno così da sfruttarne la resistenza agli agenti atmosferici, mentre all’interno si preferisce il legno grazie al suo aspetto estetico, alle buone caratteristiche termoisolanti e a una migliore gradevolezza al tatto dovuta all’effetto “caldo”.
La funzione di elemento portante può essere svolta, a seconda dei casi, dalla parte in legno o da quella in alluminio.
In fase di dismissione il recupero dei materiali è facilitato dal fatto che gli elementi sono avvitati tra loro e non risulta pertanto complessa l’operazione di disassemblaggio.
Per aumentare l’isolamento termico è possibile l’inserimento tra il legno e l’allumino di un profilo in polistirene reso solidale mediante l’uso di colle o in alcuni casi di speciali sistemi di ancoraggio.
Si riescono a raggiungere, grazie all’uso di particolare vetri, valori di trasmittanza molto ridotti fino a Uw pari a 0,70-0,80 W/m2K.
| LEGNO-ALLUMINIO |
| PROPRIETÀ DEL MATERIALE |
| Vantaggi |
Svantaggi |
| Il profilo combinato, presenta una buona capacità termoisolante e fonoassorbente, la struttura interna in legno elimina il surriscaldamento per irraggiamento nei mesi estivi, aumentando il comfort abitativo ed il risparmio sul condizionamento. La struttura in legno massiccio, inoltre, consente un maggior isolamento acustico rispetto ai sistemi in metallo realizzati con profili estrusi. Vantaggi per le operazioni di manutenzione (ogni 10 anni) e la durabilità. |
Le dilatazioni termiche dei profili in alluminio sono facilitati con l’inserimento nei profili di una serie di giunti di dilatazione che possono provocare rumori dovuti all’assestamento soprattutto durante i periodi estivi in cui si riscontrano elevate escursioni termiche tra il giorno e la notte. |
| PRESTAZIONI ENERGETICHE |
| Larghezza media telaio |
Trasmittanza Termica U (W/m2 K) |
| Legno/Alluminio |
Valori molto ridotti |
| Permeabilità all’aria |
classe A3 |
| Tenuta all’acqua |
classe A4 |
| Resistenza al vento |
classe V3 |
Alluminio-PVC
Questi infissi sono costituiti da un telaio in PVC sul quale sono fissati profili di alluminio.
Infisso in alluminio-PVC
Infisso in alluminio-PVC
Il PVC ha il compito strutturale e di isolamento termico, mentre l’alluminio ha la funzione di protezione contro gli agenti esterni. L’unione è realizzata in modo da consentire il relativo scorrimento tra i due profili, a causa dei diversi valori di dilatazione termica.
Pur-alluminio
Il poliuretano svolge la funzione strutturale oltre ad avere un forte potere termo-isolante. Si realizza un sistema composto da un’anima costituita da un profilato metallico oppure con poliuretano interno e profilati metallici all’esterno.
Infisso in PUR-alluminio
Legno-pvc
Realizzato con un telaio in legno sul quale sono fissati profili in pvc con funzione di protezione verso gli agenti atmosferici. I due profili sono uniti da un dispositivo a scatto, in tal modo il pvc può dilatarsi, a causa dell’aumento di temperatura, indipendentemente dal legno.
Infisso in legno-PVC
Infisso in legno-PVC
Trasmittanza e caratteristiche termiche
Conduttività termica λ
La conduttività termica rappresenta la capacità di un materiale di condurre il calore.
In particolare, la conduttività termica è il rapporto fra il flusso di calore (cioè la quantità di calore trasferita nell’unità di tempo attraverso l’unità di superficie) e il gradiente di temperatura che provoca il passaggio del calore nel caso della conduzione termica (ovvero quando i contributi al trasferimento di calore per convezione e per irraggiamento termico siano trascurabili).
Essa dipende solo dalla natura del materiale, non dalla sua forma. La conduttività termica viene misurata come quantità di calore, espressa in Watt per ora, che attraversa uno strato di spessore pari a 1 metro con un’area di 1 m², quando la differenza di temperatura agli estremi del materiale è di un grado.
Questa grandezza viene rappresentata con la lettera greca λ (lambda) e può essere calcolata mediante la formula:
λ = W • h • m / (h • m² • K) – espressa in W/mK
dove:
- W = quantità di calore per ora
- h = tempo
- m = spessore
- m² = area
- K = differenza di temperatura misurata in gradi Kelvin • Kelvin è l’unità di misura della temperatura, basata sui gradi Celsius; 0 gradi Kelvin, ossia lo zero assoluto ( -273,15º C), corrispondono alla temperatura più fredda possibile; K = °C + 273,15
Flusso di calore e concetto di trasmittanza
Quanto più il valore di λ è basso, tanto migliore è il potere isolante del materiale. I materiali isolanti tipici hanno all’incirca valori di λ= 0,01 ÷ 0,06 W/m K.
Nel grafico successivo si può osservare il contributo dei singoli effetti al trasferimento di calore totale attraverso un materiale isolante.
Andamento della conduttività termica in funzione della denistà
Alle basse densità prevale il contributo radiativo e quello convettivo, mentre con l’aumentare della densità tali contributi diminuiscono e aumenta quello conduttivo della fase solida.
Ecco i valori tipici della conduttività per alcuni materiali.
|
VALORI DELLA CONDUTTIVITÀ λ DI ALCUNI MATERIALI ED ELEMENTI
|
| Materiale |
λ
(W/m·K) |
| Acciaio |
50 |
| Alluminio |
209 |
| Bronzo |
64 |
| Legno (Abete) |
0,126 |
| Legno (Quercia) |
0,18 |
| Legno Truciolato |
0,079 |
| Pvc Antiurto |
0,162 |
| Poliuretano |
0,025 |
| Vetro |
1 |
| Aria |
0,026 |
| Argon |
0,01772 |
| Krypton |
0,00949 |
| Ferro |
73 |
| Rame |
386 |
| Piombo |
35 |
| Stagno |
64 |
| Pvc |
0,12 – 0,17 |
Resistenza termica
La resistenza termica rappresenta la capacità di un materiale di opporsi al flusso di calore che tende ad attraversarlo.
Nel caso di strati omogenei la resistenza termica R è determinata dal rapporto tra spessore dello strato e conducibilità termica λ del materiale di cui è composto lo strato stesso.
Quindi, R si determina mediante la formula:
R = d/λ (espressa in m² K/W)
dove:
- λ = conducibilità termica
- d = spessore del materiale (in metri)
La resistenza termica è direttamente proporzionale allo spessore e inversamente proporzionale alla conducibilità termica.
Resistenze termiche superficiali
La resistenza termica superficiale può essere interna o esterna. La resistenza termica interna Rsi è un valore caratteristico relativo allo scambio termico dall’aria della stanza alla superficie interna dell’elemento edilizio, mentre Rse è il valore caratteristico relativo allo scambio termico dalla superficie esterna dell’elemento edilizio all’aria esterna.
Le resistenze termiche superficiali dipendono dalla direzione del flusso di calore (ascendente, orizzontale o discendente).
Maggiore è la resistenza termica superficiale, minore è la quantità di calore scambiata fra l’elemento edilizio e l’aria.
Conduttanza termica unitaria
La conduttanza termica rappresenta il flusso di calore scambiato unicamente per via conduttiva all’interno del solido in esame.
I valori di conduttanza dei materiali sono riportati nelle apposite norme di riferimento (UNI 10355) oppure sono ricavabili dai certificati di prova forniti direttamente dai produttori.
Adduttanza unitaria superficiale
L’adduttanza unitaria superficiale indica il coefficiente di scambio termico per irraggiamento e convezione tra l’ambiente interno e la superficie del componente edilizio hi (espressa in W/m2 K) e tra la superficie del componente edilizio e l’ambiente esterno he (espressa in W/m2 K).
Trasmittanza termica dei serramenti
La trasmittanza termica di un serramento rappresenta la media pesata tra la trasmittanza termica del telaio e di quella della vetrata, più un contributo aggiuntivo, la trasmittanza termica lineare Ψg, dovuto all’interazione tra i due componenti e alla presenza del distanziatore, applicato lungo il perimetro visibile dalla vetrata.
Le variabili che influenzano il calcolo della trasmittanza termica sono quindi:
- la tipologia di vetro
- la tipologia di telaio
- la tipologia di un eventuale distanziatore
Per il calcolo si procede combinando in parallelo la trasmittanza degli elementi che costituiscono la chiusura, pesandoli rispetto all’area e aggiungendo a questo contributo l’effetto del ponte termico determinato dall’interfaccia vetro-telaio e localizzato in corrispondenza del distanziatore.
L’effetto del distanziatore viene contabilizzato in presenza di vetri doppi o tripli.
La trasmittanza delle chiusure trasparenti Uw viene calcolata secondo quanto riportato nella UNI EN ISO 10077-1: 2007 ed in particolare:
Uw=(Ag Ug +At Ut +lg Ψg) / Aw
dove:
- Uw è la trasmittanza termica del serramento – espressa in W/(m²K)
- Aw è l’area del serramento o dimensione del vano finestra considerata esternamente – espressa in m²
- Ag è l’area del vetro – espressa in m²
- Ug è la trasmittanza termica del vetro – espressa in W/(m²K)
- At è l’area del serramento (telaio) – espressa in m²
- Ut è la trasmittanza termica del telaio – espressa in W/(m²K)
- lg è il perimetro del vetro – espresso in m
- Ψgg è la trasmittanza termica lineare del distanziatore – espressa in W/(mK)
Trasmittanza termica lineare
La trasmittanza lineare Ψg tiene conto della conduzione termica aggiuntiva dovuta all’interazione tra il telaio, la vetrata ed il distanziatore. Tale termine, che costituisce un fattore di perdita energetica, è condizionato principalmente dalla conduttività del materiale del distanziatore, ma anche dal materiale del telaio e dalla tipologia della vetrata utilizzata.
Nella tabella successiva sono riportati i valori previsti dalla norma UNI EN ISO 10077-1, di trasmittanza termica Ψg lineare per vetrate installate sul profilo in PVC.
Vetrata doppia o tripla, vetro non rivestito, intercapedine
con aria o gas |
Vetrata doppia con bassa emissività, vetrata tripla con due rivestimenti a bassa emissività, intercapedine con aria o gas |
| Ψg = 0,04 W/mK |
Ψg = 0,06 W/mK |
Ecco i valori tipici di trasmittanza per i telai più frequenti.
|
TRASMITTANZA TERMICA SOLO DEI TELAI Uf
|
| Maeriali dei telai |
U (W/m2·K) |
| Legno |
1,5 – 1,8 |
| Legno (mm 20 – 50) |
1,90 – 2,60 |
| Alluminio senza taglio termico |
5,2 – 7 |
| Alluminio con taglio termico |
2,4 – 3,9 |
| Pvc (una camera) |
2,8 |
| Pvc (2 – 3 camere) |
2,0 – 2,2 |
| Materiali misti (Alluminio – Legno) |
1,7 |
| Poliuretano con anima di metallo |
2,6 |
| Poliuretano con una camera |
2,4 |
Vetri e caratteristiche termiche
I serramenti possono essere composti da varie tipologie di vetri.
Tipologie di vetro
I vetri singoli e sottili sono ormai, oltre che sconsigliati, quasi spariti dalla produzione di serramenti e soppiantati dal vetro camera.
Vetro singolo
Il vetro camera è generalmente formato da due o tre lastre di vetro separate da opportune intercapedini, solitamente riempite d’aria o altri gas.
Vetro camera
Le lastre possono essere formate da vetro monolitico o da vetro stratificato, costituito da due lastre incollate con una speciale pellicola detta PVB, che ne aumenta la resistenza.
La struttura dei vetri viene solitamente indicata con 3 numeri, come ad esempio “4-9-4“, che sta ad indicare che il vetro interno ha spessore 4 mm, l’intercapedine è di 9 mm e il vetro esterno è spesso 4 mm.
Al variare degli spessori e dei materiali utilizzati variano le prestazioni energetiche della vetrata.
La presenza dell’intercapedine è un fattore fondamentale per migliorare il flusso termico tra interno ed esterno: essa, infatti, impedisce al calore di fuoriuscire durante l’inverno e, viceversa, di entrare in estate.
Nell’intercapedine, al posto dell’aria è possibile inserire gas nobili (più pesanti dell’aria) come argon e kripton. Questi rallentano ancora di più il flusso di calore da una lastra all’altra.
Nell’illustrazione successiva è riportato il valore della resistenza termica dell’intercapedine al variare dello spessore e del gas di riempimento usato. Si nota come i risultati migliori si ottengono con il gas Kripton.
Resistenza termica intercapedine
Vetro basso emissivo (Low-E)
La ricerca e lo sviluppo tecnologico in campo vetrario hanno permesso di raggiungere elevatissimi livelli di isolamento termico per il vetrocamera, abbassandone notevolmente la trasmittanza termica. Questo è stato possibile, oltre alla sostituzione dell’aria con gas nobili, operando sulle componenti radiative della vetrata isolante mediante particolari vetri dotati di depositi selettivi.
La riduzione della componente radiativa del vetrocamera si ottiene modificando le caratteristiche spettrofotoniche dei vetri, tramite il deposito molecolare di ossidi e metalli particolarmente selettivi in grado di riflettere la radiazione puramente termica.
In pratica, con l’uso dei vetri a “bassa emissività” si riesce a riflettere verso l’interno parte del calore emesso come radiazione termica dai corpi contenuti nei locali abitati, riducendo notevolmente la dispersione termica. Il calore viene riflesso dalla lastra trattata analogamente a quanto accade con uno specchio che riflette la radiazione puramente luminosa.
Il vetro basso emissivo altro non è che un vetro isolante, costituito da due o più lastre distanziate da uno o più profili distanziatori.
Un vetro isolante differisce da un vetro semplice, perché dotato di un particolare trattamento, grazie a cui si riescono a contenere le dispersioni.
Il vetro di partenza è sempre un vetro float, cui però si aggiungono 4 diversi tipi di strati:
- strato di adesione
- strato d’argento
- strato selettivo
- strato di riempimento
Questo trattamento del vetro non interferisce minimamente sull’entrata della radiazione solare; si riesce quindi a favorire anche gli apporti energetici esterni importanti nei mesi invernali.
Nella figura successiva viene rappresentato il principio di funzionamento dei vetri basso emissivi, con l’indicazione dei flussi energetici.
Nel caso di vetro doppio il trattamento si applica solo su una delle due facce interne del vetro.
Non ci sono differenze sostanziali nell’inserire il trattamento in faccia due o tre, ma si è soliti inserirlo in faccia 3 nel caso di doppio vetro, e facce 2 e 5 nel caso di triplo.
Applicazione trattamento vetro basso emissivo
Vetri a controllo solare
Il vetro a controllo solare è un prodotto ad elevato contenuto tecnologico che consente il passaggio della luce solare attraverso una finestra, operando contemporaneamente la riflessione all’esterno di gran parte del calore solare.
Vetro a controllo solare
In particolare, la componente radiativa solare ad onda corta (IR-corta) viene schermata dal vetro a controllo solare riducendo il flusso termico in ingresso.
Ciò è possibile grazie ad un particolare strato, denominato coating, di metalli trasparenti di spessore microscopico applicati su una superficie del vetro che è in grado di riflettere il calore verso l’esterno, che consente di avere delle prestazioni di riflessione e/o assorbimento molto più elevate rispetto a quelle dei vetri tradizionali, non coatizzati. Un altro vantaggio offerto dai vetri a controllo solare è la riduzione riflesso abbagliante causato dalla luce solare diretta.
Il vetro a controllo solare è indicato in situazioni dove un eccessivo apporto di calore solare può costituire un problema in varie applicazioni come ad esempio verande di ampie dimensioni, passerelle pedonali vetrate, facciate di edifici.
Valori tipici di trasmittanza
Ecco i valori ti trasmittanza per la varie tipologie di vetro e infissi.
| TRASMITTANZA TERMICA DEI VETRI Uv |
| Tipo |
Vetro |
Dimensioni (in mm) |
U (W/m2 K) |
| |
|
|
– |
Aria |
Argon |
Krypton |
| Vetrata semplice |
monolitico – non trattato |
4 |
5,8 |
|
|
|
| monolitico – non trattato |
6 – 8 |
5,7 |
|
|
|
| monolitico – non trattato |
10 |
5,6 |
|
|
|
vetro con trattamento
superficiale
(medio emissivo) |
6 – 8 |
4,3 |
|
|
|
| Doppie vetrate |
vetro senza trattamento
superficiale
(vetro normale) |
4 – 6 – 4 |
|
3,3 |
3,0 |
2,8 |
| 4 – 9 – 4 |
|
3 |
2,8 |
2,6 |
| 4 – 12 – 4 |
|
2,9 |
2,7 |
2,6 |
| 4 – 15 – 4 |
|
2,7 |
2,6 |
2,6 |
| 4 – 20 – 4 |
|
2,7 |
2,6 |
2,6 |
vetro con trattamento
superficiale
(medio emissivo) |
4 – 6 – 4 |
|
2,9 |
2,6 |
2,2 |
| 4 – 9 – 4 |
|
2,6 |
2,3 |
2,0 |
| 4 – 12 – 4 |
|
2,4 |
2,1 |
2,0 |
| 4 – 15 – 4 |
|
2,2 |
2,0 |
2,0 |
| 4 – 20 – 4 |
|
2,2 |
2,0 |
2,0 |
vetro con trattamento
superficiale
(basso emissivo) |
4 – 6 – 4 |
|
2,7 |
2,3 |
1,9 |
| 4 – 9 – 4 |
|
2,3 |
2,0 |
1,6 |
| 4 – 12 – 4 |
|
1,9 |
1,7 |
1,5 |
| 4 – 15 – 4 |
|
1,8 |
1,6 |
1,6 |
| 4 – 20 – 4 |
|
1,8 |
1,7 |
1,6 |
vetro con trattamento
superficiale
(emissività ≤ 0,05) |
4 – 6 – 4 |
|
2,5 |
2,1 |
1,5 |
| 4 – 9 – 4 |
|
2,0 |
1,6 |
1,3 |
| 4 – 12 – 4 |
|
1,7 |
1,3 |
1,1 |
| 4 – 15 – 4 |
|
1,5 |
1,2 |
1,1 |
| 4 – 20 – 4 |
|
1,5 |
1,2 |
1,2 |
| Triple vetrate |
vetro senza trattamento
superficiale
(vetro normale) |
4 – 6 – 4 – 6 – 4 |
|
2,3 |
2,1 |
1,8 |
| 4 – 9 – 4 – 9 – 4 |
|
2,0 |
1,9 |
1,7 |
| 4 – 12 – 4 – 12 – 4 |
|
1,9 |
1,8 |
1,6 |
vetro con trattamento
superficiale
(medio emissivo) |
4 – 6 – 4 – 6 – 4 |
|
2,0 |
1,7 |
1,4 |
| 4 – 9 – 4 – 9 – 4 |
|
1,7 |
1,5 |
1,2 |
| 4 – 12 – 4 – 12 – 4 |
|
1,5 |
1,3 |
1,1 |
vetro con trattamento
superficiale
(basso emissivo) |
4 – 6 – 4 – 6 – 4 |
|
1,8 |
1,5 |
1,1 |
| 4 – 9 – 4 – 9 – 4 |
|
1,4 |
1,2 |
0,9 |
| 4 – 12 – 4 – 12 – 4 |
|
1,2 |
1,0 |
0,8 |
vetro con trattamento
superficiale
(emissività ≤ 0,05) |
4 – 6 – 4 – 6 – 4 |
|
1,6 |
1,3 |
0,9 |
| 4 – 9 – 4 – 9 – 4 |
|
1,2 |
0,9 |
0,7 |
| 4 – 12 – 4 – 12 – 4 |
|
1,0 |
0,8 |
0,5 |
|
TRASMITTANZA TERMICA DEGLI INFISSI Uw
|
| Tipo di vetratura |
Spessore intercapedine (con
aria) in mm |
Tipo infisso |
U (W/m2·K) |
| Vetro semplice |
– |
legno
metallo
PVC
|
5,0
5,8
5,0
|
| Doppio vetro
|
da 4,5 a 7 |
legno
metallo
PVC
|
3,3
4,7
3,3
|
| da 7 a 10 |
legno
metallo
PVC
|
3,0
3,8 3,9
3,0
|
| da 10 a 14 |
legno |
2,4 – 2,6 |
| alluminio – senza taglio termico |
3,8 – 4,6 |
| alluminio – con taglio termico |
2,9 – 3,2 |
| materiali misti (alluminio/legno) |
2,5 |
| PVC |
2,4 – 2,6 |
Finestre e obblighi di legge
Il dm requisiti minimi (decreto 16 giugno 2016) definisce i requisiti e le prescrizioni per gli interventi su edifici esistenti e per quelli su edifici di nuova costruzione.
In particolare vengono definiti i valori limite di trasmittanza che devono avere gli infissi in caso di interventi di riqualificazione energetica.
Edifici soggetti a riqualificazione
La trasmittanza termica U massima delle chiusure tecniche trasparenti e opache e dei cassonetti, comprensivi degli infissi, verso l’esterno e verso ambienti non climatizzati soggette a riqualificazione è riportata nella seguente tabella.
| Zona climatica |
U (W/m2K) |
| 2015 |
2021 |
| A e B |
3,20 |
3,00 |
| C |
2,40 |
2,00 |
| D |
2,10 |
1,80 |
| E |
1,90 |
1,40 |
| F |
1,70 |
1,00 |
- Nel caso in cui fossero previste aree limitate di spessore ridotto, quali sottofinestre e altri componenti, i limiti devono essere rispettati con riferimento alla trasmittanza media della rispettiva facciata.
- Nel caso di strutture delimitanti lo spazio climatizzato verso ambienti non climatizzati, i valori limite di trasmittanza devono essere rispettati dalla trasmittanza della struttura diviso per il fattore di correzione dello scambio termico tra ambiente climatizzato e non climatizzato, come indicato nella norma UNI TS 11300-1 in forma tabellare.
- Nel caso di strutture rivolte verso il terreno, i valori limite di trasmittanza devono essere rispettati dalla trasmittanza equivalente della struttura tenendo conto dell’effetto del terreno calcolata secondo UNI EN ISO 13370.
- I valori di trasmittanza delle precedenti tabelle 1, 2 e 3, si considerano comprensive dei ponti termici all’interno delle strutture oggetto di riqualificazione (ad esempio ponte termico tra finestra e muro) e di metà del ponte termico al perimetro della superficie oggetto di riqualificazione.
Esempi di calcolo trasmittanza serramenti
Di seguito proponiamo alcuni esempi di calcolo della trasmittanza di strutture composte.
Al riguardo è stato utilizzato il software TerMus di ACCA (la versione TerMus-G gratuita consente il
calcolo della trasmittanza e della verifica di Glaser).
Esempio 1
Porta-finestra con telaio in legno e vetro singolo
Esempio 2
Porta-finestra con telaio in legno ad una anta e vetrocamera con aria
Porta-finestra con telaio in legno ad una anta e vetrocamera con aria
Esempio 3
Porta-finestra con telaio in legno ad una anta e vetrocamera con Argon e trattamento basso emissivo
Esempio 4
Porta-finestra con telaio in alluminio taglio termico ad una anta e vetrocamera con Argon e trattamento basso emissivo
Esempio 5
Porta-finestra con telaio in PVC ad una anta e vetrocamera triplo vetro con Kripton e doppio trattamento basso emissivo
Fonte
Clicca qui per scaricare la guida in formato PDF
Clicca qui per scaricare TerMus-G
Non condivido le tue idee, ma darei la vita per vederti sperculeggiare quando le esporrai.