Come si specificano le facciate continue per progetti in climi freddi in Asia centrale?

A governare il processo è la condensazione, non il calcolo energetico.

Questo è l'errore che commettono la maggior parte delle specifiche per le facciate di edifici ad Astana, Almaty, Tashkent o Bishkek. Un team di progettazione stabilisce un valore U obiettivo in base al codice energetico, seleziona un sistema che lo rispetti e poi scopre che l'acqua scorre lungo la parte interna dei montanti anche a gennaio, quando le temperature esterne scendono sotto i -25 gradi Celsius.

Il valore U è stato soddisfatto. La temperatura della superficie interna non lo è stata, e si tratta di calcoli diversi che rispondono a domande diverse.

Gli inverni dell'Asia centrale sono davvero rigidi. Ad Astana si registrano regolarmente temperature di -30 gradi Celsius e inferiori, con estremi continentali che producono oscillazioni termiche annuali superiori a 70 gradi. Una specifica per facciate che funziona in Europa occidentale non si trasferirà semplicemente. PRANCE produce Sistemi di facciata continua e di vetratura progettato per queste condizioni.

Obiettivi di valore U per facciate continue in climi freddi

Il valore U dell'assemblaggio, non quello al centro del vetro, è ciò che conta ed è ciò che le normative verificano.

• Standard commerciale, clima temperato: da 1,4 a 2,0 W/m²K

• Clima freddo commerciale: da 0,9 a 1,5 W/m²K

• Freddo intenso, temperature estreme continentali: da 0,7 a 1,1 W/m²K

• Elevate prestazioni e orientamento passivo: inferiore a 0,8 W/m²K

I codici regionali derivano dal quadro normativo SNiP di epoca sovietica, ora sviluppato in standard nazionali come la serie SP in Kazakistan e documenti equivalenti in Uzbekistan e Kirghizistan. I requisiti sono espressi in termini di resistenza al trasferimento di calore e variano a seconda della regione all'interno di ciascun paese, pertanto è necessario verificare il documento di riferimento per la città specifica.

Raggiungere valori inferiori a 1,0 W/m²K a livello di singolo elemento costruttivo richiede generalmente vetri tripli, un profondo taglio termico e distanziatori a bordo caldo che lavorino in sinergia. Nessun singolo intervento di miglioramento è sufficiente da solo a raggiungere questo obiettivo.

Controllo climatico a bassa temperatura tramite condensazione su facciate continue

Il requisito determinante, quello che spinge a specificare i requisiti al di là di quanto richiesto dal calcolo energetico.

Perché avviene la condensazione?

La condensa si forma quando la temperatura di una superficie interna scende al di sotto del punto di rugiada dell'aria interna. In un edificio riscaldato a 21 gradi Celsius e con un'umidità relativa del 40%, il punto di rugiada si aggira intorno ai 7 gradi Celsius. Con un'umidità del 50%, sale a circa 10 gradi.

Con una temperatura esterna di -30 gradi, un montante in alluminio danneggiato può facilmente mantenere la temperatura interna al di sotto di tale soglia. L'acqua si forma, cola, ristagna sui davanzali e, nel tempo, danneggia le finiture e favorisce la crescita di muffa.

Come viene misurato?

Due parametri, a seconda della pratica.

• Il fattore di resistenza alla condensa , misurato secondo la norma AAMA 1503, esprime la relazione tra la temperatura della superficie interna e la differenza di temperatura tra interno ed esterno. Valori più elevati indicano una maggiore resistenza.
• Il fattore di temperatura fRsi , utilizzato nella pratica europea e sempre più spesso anche in quella regionale, esprime il rapporto tra la temperatura della superficie interna più calda rispetto all'aria esterna e la differenza di temperatura totale. Un valore più elevato indica una superficie interna più calda.

La modellazione termica secondo la norma EN ISO 10077-2 o equivalente produce questi valori, e un produttore in grado di eseguire tale analisi appartiene a una categoria diversa rispetto a un produttore che si limita a citare i valori U di catalogo.

Cosa lo controlla?

• profondità di rottura termica , il singolo fattore più importante sul telaio

• Distanziatori a bordo caldo , che innalzano notevolmente la temperatura della superficie del bordo del vetro

• Accumulo di residui di vetro , poiché un terzo vetro aumenta la temperatura della superficie interna

• La circolazione dell'aria interna è importante perché l'aria stagnante in corrispondenza della linea di vetro è più fredda, ed è per questo che il posizionamento del riscaldamento perimetrale è fondamentale.

• Umidità interna , poiché il punto di rugiada si sposta con essa

Quest'ultimo punto merita attenzione per gli edifici con elevata generazione di umidità interna, come hotel, residenze e strutture ricreative, dove il punto di rugiada è più alto e i requisiti per la facciata aumentano di conseguenza.

Facciata continua a taglio termico, adatta a climi freddi.

Più profondo rispetto alle pratiche temperate, e per ragioni di condensazione piuttosto che energetiche.

• Da 20 a 28 mm: standard commerciale, generalmente insufficiente per il freddo intenso

• Da 30 a 40 mm: specifiche tipiche per climi freddi

• Oltre i 40 mm, multicamera con inserti in schiuma: condizioni continentali severe

Il poliammide 6.6, rinforzato con circa il 25% di fibra di vetro, rimane il materiale standard, con una conduttività di circa 0,3 W/mK contro i circa 160 W/mK dell'alluminio.

Le interruzioni multicamera con inserti in schiuma isolante nella cavità offrono prestazioni migliori rispetto a quelle in poliammide solida della stessa profondità, poiché interrompono la convezione all'interno dell'interruzione stessa. Migliorare sia la cornice che il vetro copre la logica di assemblaggio.

Vetri resistenti al freddo intenso

I vetri tripli diventano lo standard anziché un optional.

Una tipica configurazione per climi freddi prevede due cavità, due rivestimenti a bassa emissività, riempimento con argon o krypton e distanziatori a bordo caldo. È possibile ottenere valori U al centro del vetro inferiori a 0,7 W/m²K, il che rende possibili valori di assemblaggio inferiori a 1,0.

Posizione del rivestimento

Superficie 3 in un'unità a doppio vetro, oppure superfici 2 e 5 in un'unità a triplo vetro. Quale superficie rivestita è più adatta a un clima riscaldato? È la decisione che si inverte tra le regioni, e sbagliare in questo caso rappresenta un vero e proprio errore di specifica, non una semplice preferenza.

In un clima in cui il riscaldamento è predominante, il rivestimento dovrebbe riflettere il calore interno verso l'interno della stanza. Questo è l'opposto di quanto avviene nel Golfo, dove il rivestimento si trova sulla superficie 2 per respingere l'irraggiamento solare prima che penetri.

Controllo solare nelle regioni a prevalenza di raffreddamento spiega quell'inversione. Specificare la superficie sbagliata in Asia centrale comporta un aumento del consumo di energia per il riscaldamento e riduce la temperatura della superficie interna, peggiorando il rischio di condensa.

Il guadagno solare è utile qui

Vale la pena sottolinearlo, perché inverte un'abitudine.

In un clima in cui il riscaldamento è predominante, il guadagno solare attraverso le vetrate esposte a sud compensa il fabbisogno di riscaldamento. Un valore SHGC molto basso disperde l'energia di cui l'edificio ha bisogno. I valori target tipici per i climi freddi si aggirano tra 0,40 e 0,55, considerevolmente più alti rispetto a quelli praticati nei climi caldi.

Bisogna comunque tenere conto del surriscaldamento estivo, soprattutto a Tashkent e Almaty, dove le estati sono davvero calde; pertanto, il calcolo da effettuare dipende dall'intera stagione, non da un'ottimizzazione per una singola stagione.

Gas di scarico

L'argon è lo standard. Il kripton offre prestazioni migliori in cavità strette e costa considerevolmente di più, quindi vale la pena considerarlo solo quando la larghezza della cavità è limitata dalla profondità del telaio.

Ponti termici in corrispondenza delle giunzioni

Il freddo intenso mette in luce le debolezze che i climi temperati tollerano.

Bordi della soletta. Dove la soletta del pavimento si avvicina alla facciata, il calcestruzzo conduce il calore verso l'esterno lungo tutta la sua lunghezza. La continuità dell'isolamento in questo punto di giunzione è molto più importante a -30 gradi che a zero gradi.

Ancoraggi e staffe. Gli ancoraggi in acciaio penetrano nella linea di isolamento. I cuscinetti di taglio termico strutturale tra la staffa e la struttura interrompono tale percorso.

Zone di rivestimento. L'isolamento discontinuo o le superfici posteriori non sigillate consentono il passaggio dell'aria, vanificando completamente l'effetto isolante, e la conseguenza, in caso di freddo intenso, è la formazione di un punto freddo che favorisce la condensa.

Giunzioni perimetrali. Dettagli di architrave, davanzale e stipite dove la facciata incontra la struttura. Le infiltrazioni d'aria in questi punti trasportano umidità all'interno della costruzione, dove si congela e si scongela.

Questi punti di giunzione necessitano di una progettazione coordinata e, idealmente, di una modellazione termica già in fase di progettazione, poiché correggerli in seguito di solito implica dei compromessi.

Installazione in condizioni sotto zero

Le costruzioni invernali sono la norma nella regione, non l'eccezione, e il metodo di lavoro deve tenerne conto.

Applicazione del sigillante. La maggior parte dei sigillanti strutturali e per esterni richiede temperature minime di applicazione intorno ai 5 gradi Celsius, con tempi di indurimento che si estendono considerevolmente al di sotto di tale valore. Le superfici devono essere asciutte e prive di gelo, il che in pratica significa chiusura temporanea e riscaldamento.

Comportamento delle guarnizioni. Le guarnizioni elastomeriche si irrigidiscono a temperature estremamente basse, rendendo più difficile il corretto posizionamento e aumentando il rischio di pizzicamento durante l'innesto dell'unità.

Movimentazione e sollevamento. I limiti imposti dal vento per il sollevamento dei pannelli, uniti al freddo, riducono al minimo le finestre di lavoro.

Programmazione delle fasi di lavoro. I lavori che richiedono l'utilizzo di sigillanti dovrebbero essere programmati, ove possibile, nei periodi più caldi, pianificando la sequenza di montaggio in funzione di tali temperature, anziché in contrasto con esse.

Installazione in condizioni sotto zero Si tratta di un problema tanto di pianificazione quanto di natura tecnica, e dovrebbe essere incluso nel programma di gara piuttosto che essere scoperto in cantiere.

Considerazioni sui materiali

Prestazioni dell'alluminio. L'alluminio rimane duttile a basse temperature e non presenta la fragilità che affligge alcuni acciai, quindi la scelta della lega non rappresenta di per sé un problema per le basse temperature.

Dilatazione termica. Le oscillazioni termiche annuali superiori a 70 gradi Celsius producono movimenti considerevoli. L'alluminio si espande a circa 23,6 × 10⁻⁶ per grado Celsius, quindi un elemento di 4 metri si muove di circa 6,6 mm in questo intervallo. I giunti di dilatazione devono essere dimensionati per l'intera escursione termica annuale, anziché per la tipica oscillazione giornaliera.

Sollecitazioni termiche del vetro. Ampie differenze di temperatura attraverso una lastra di vetro, in particolare dove le tende interne intrappolano il calore contro il vetro, creano sollecitazioni che il vetro ricotto potrebbe non sopportare. Il vetro temprato termicamente è comunemente richiesto.

I lavori completati in vari climi sono documentati nel nostro galleria di progetti .

Domande frequenti

1. Quale valore U dovrebbe raggiungere una facciata continua in Asia centrale?

Generalmente, per condizioni continentali severe, il valore di conducibilità termica (CVD) è compreso tra 0,7 e 1,1 W/m²K per singolo elemento costruttivo, mentre nelle zone più miti della regione è sufficiente un valore tra 0,9 e 1,5 W/m²K. I codici regionali derivati ​​dal quadro SNiP stabiliscono i requisiti vincolanti e variano da città a città, pertanto è necessario verificare il documento di riferimento per ogni singolo progetto.

2. Perché il controllo della condensa è più importante del valore U nei climi freddi?

Perché misurano cose diverse. Il valore U descrive il trasferimento di energia attraverso l'intera struttura, mentre la condensazione dipende dalla temperatura della superficie interna più fredda. Una facciata può soddisfare un obiettivo energetico e tuttavia la temperatura di una superficie del montante può scendere al di sotto del punto di rugiada interno, producendo acqua visibile.

3. Quanto deve essere profondo il distacco termico in caso di freddo intenso?

In genere da 30 a 40 mm, che possono superare i 40 mm con struttura multicamera e inserti in schiuma nelle condizioni più estreme. Gli spessori commerciali standard da 20 a 28 mm sono generalmente insufficienti quando le temperature esterne raggiungono i -30 gradi Celsius.

4. Nei climi freddi è opportuno ridurre al minimo l'apporto di energia solare?

No. Nei climi in cui il riscaldamento è predominante, il guadagno solare attraverso le vetrate esposte a sud compensa il carico termico, quindi gli obiettivi SHGC si attestano intorno a 0,40-0,55, considerevolmente più alti rispetto alle pratiche dei climi caldi. Le condizioni estive in città come Tashkent richiedono comunque che il bilancio venga calcolato stagionalmente.

5. È possibile installare facciate continue durante l'inverno in Asia centrale?

Sì, con un'adeguata pianificazione. I sigillanti hanno temperature minime di applicazione intorno ai 5 gradi Celsius e polimerizzano lentamente al di sotto di tale temperatura; le guarnizioni si irrigidiscono e si adattano con maggiore difficoltà, e le operazioni di sollevamento sono soggette a limiti combinati di vento e freddo. L'utilizzo di sistemi di confinamento e riscaldamento temporanei è comune, e i lavori che richiedono l'impiego di sigillanti dovrebbero essere programmati in modo da favorire i periodi più caldi.

Specifiche per il raffreddore grave

Eseguire un'analisi della condensa anziché basarsi esclusivamente sul valore U, poiché è la temperatura superficiale il fattore determinante. Specificare un taglio termico sufficientemente profondo per le condizioni di progetto. Utilizzare vetri tripli con distanziatori a bordo caldo su tutta la superficie. Applicare i rivestimenti a bassa emissività sulle superfici appropriate per un clima che richiede riscaldamento. Risolvere il problema del bordo della soletta, degli ancoraggi e dell'isolamento del parapetto con dettagli coordinati. Infine, pianificare il programma di installazione in base alle prestazioni effettive dei sigillanti in inverno.

PRANCE produce sistemi di facciate continue a taglio termico con triplo vetro, profondi tagli termici multicamera, modellazione del rischio di condensa e supporto per l'installazione in climi freddi. Invia la posizione del tuo progetto, le temperature di progetto invernali e i requisiti del codice e richiedere una specifica per climi freddi .