Come si possono migliorare le prestazioni termiche di una facciata continua?
La maggior parte del calore che fuoriesce da una facciata continua non attraversa il vetro.
Il calore attraversa l'alluminio. Il metallo conduce il calore circa mille volte meglio del gas all'interno di un vetrocamera, quindi un telaio senza un adeguato taglio termico può compromettere un costoso sistema di triplo vetro, e lo fa silenziosamente, senza alcun sintomo visibile finché qualcuno non misura la temperatura superficiale o non nota condensa che cola lungo un montante a gennaio.
Questo è l'aspetto più importante da comprendere prima di specificare qualsiasi cosa. Il vetro attira l'attenzione perché costituisce la maggior parte della superficie visibile. Il telaio, il distanziatore e il bordo della lastra sono i punti in cui solitamente si perde in termini di prestazioni.
Questo articolo illustra l'intero assemblaggio nell'ordine che conta davvero. PRANCE produce sistemi di facciate continue in vetro con profili in alluminio a taglio termico.
Che cosa misura effettivamente il valore U di una facciata continua?
Trasmittanza termica, espressa come valore U in W/m²K, o fattore U in Btu/hr·ft²·°F nella pratica nordamericana. In entrambi i casi, un valore inferiore è migliore.
Il numero che conta è il valore dell'assemblaggio, non il valore del vetro, e i due differiscono considerevolmente.
Valore U al centro del vetro: solo il vetro, escludendo bordi e telaio.
Valore U del bordo del vetro: la fascia di 63 mm attorno al perimetro dove il distanziatore conduce
Valore U del telaio: profili del montante e del traverso
Valore U complessivo dell'assemblaggio, Ucw: tutti e tre ponderati in base all'area, che è ciò che un codice verifica
Un vetrocamera con rivestimento a bassa emissività e riempimento di argon potrebbe raggiungere un valore U al centro del vetro vicino a 1,1 W/m²K. Inserito in un telaio di alluminio senza interruzioni, il sistema può superare i 3,0 W/m²K, che è all'incirca la prestazione di un vetro singolo su gran parte della facciata.
In Europa, la norma EN 13830 è lo standard di prodotto per le facciate continue, mentre la EN ISO 12631 disciplina il calcolo della trasmittanza termica. In Nord America, la norma NFRC 100 regola il metodo di valutazione e la ASHRAE 90.1 stabilisce i limiti prescrittivi per zona climatica.
Progettazione di facciate continue a taglio termico
Un taglio termico è una barra isolante che separa l'alluminio esterno da quello interno, interrompendo il percorso di conduzione attraverso il profilo.
Materiale e profondità
Il poliammide 6.6 rinforzato con circa il 25% di fibra di vetro è il materiale standard nei sistemi commerciali. La sua conduttività termica si aggira intorno a 0,3 W/mK contro i circa 160 W/mK dell'alluminio, che è proprio il punto cruciale.
La profondità è l'aspetto che più di ogni altro influenza le prestazioni in una pausa:
Da 14 a 18 mm: sistemi di base a taglio termico, climi temperati
Da 20 a 28 mm: prestazioni commerciali standard
Da 30 a 40 mm e oltre: sistemi ad alte prestazioni e orientati alle case passive.
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Raddoppiare la profondità dell'intercapedine non raddoppia le prestazioni, ma su una facciata di qualsiasi dimensione la differenza tra un'intercapedine di 18 mm e una di 34 mm si manifesta sia nel valore U dell'assemblaggio che nella temperatura superficiale interna.
Perché la temperatura della superficie interna è importante?
Il valore U è un parametro energetico. La condensazione è un problema di temperatura superficiale e non si tratta della stessa cosa.
Il fattore di resistenza alla condensa, misurato secondo la norma AAMA 1503, e il fattore di temperatura fRsi, utilizzato nella pratica europea, descrivono entrambi quanto fredda diventa la superficie interna più calda in una giornata fredda. Laddove tale superficie scende al di sotto del punto di rugiada interno, si forma acqua, indipendentemente da quanto buono possa sembrare il valore U sulla carta.
Mantenere le superfici interne al di sopra del punto di rugiada è il requisito determinante nei climi in cui il riscaldamento è predominante e spesso determina un distacco termico più profondo di quanto farebbe il solo calcolo energetico.
Accumulo di smalto
Il vetro rappresenta ancora circa il 70-80% della superficie di una tipica facciata continua, quindi riveste un ruolo importante anche se è nella struttura portante che si concentrano i punti critici.
Quattro variabili, in ordine approssimativo di impatto per unità di costo:
Rivestimento Low-E: un rivestimento morbido applicato tramite sputtering riduce sostanzialmente il trasferimento di calore per irraggiamento ed è l'aggiornamento singolo di maggior valore.
Gas di riempimento della cavità: l'argon con una concentrazione del 90% migliora le prestazioni del centro del vetro rispetto all'aria a un costo trascurabile.
Larghezza della cavità: circa 12-16 mm è l'ottimo pratico per l'argon, con cavità più larghe che guadagnano poco e quelle più strette che perdono in modo misurabile
Numero di pannelli: il triplo vetro migliora notevolmente il valore U, ma aumenta il peso, il costo e la profondità del telaio.
La posizione del rivestimento è importante quanto il tipo di rivestimento. La numerazione delle superfici procede dall'esterno verso l'interno, quindi in un'unità a doppio vetro la superficie 1 è la faccia esterna del vetro esterno e la superficie 4 è la faccia interna del vetro interno.
Nei climi a prevalenza di raffreddamento, il rivestimento si trova solitamente sulla superficie 2, intercettando l'energia solare prima che penetri nella cavità. Nei climi a prevalenza di riscaldamento, la superficie 3 è comune, mantenendo il calore interno all'interno. Come il vetro rivestito controlla l'apporto di energia solare copre tale selezione in dettaglio.
Distanziatori a bordo caldo
Il componente più trascurato dell'assemblaggio, e uno dei più economici da aggiornare.
Una tradizionale barra distanziatrice in alluminio corre lungo tutto il perimetro di ogni unità vetrata, conducendo il calore direttamente tra i pannelli proprio nel punto in cui il telaio è già indebolito. Su una facciata composta da numerose unità di piccole dimensioni, questa fascia perimetrale rappresenta una parte significativa della superficie totale.
I distanziatori a bordo caldo in acciaio inossidabile, materiale termoplastico o composito riducono considerevolmente tale conduzione. Il miglioramento del valore U complessivo dell'assemblaggio è modesto su un'unità di grandi dimensioni e sostanziale su una di piccole dimensioni, e l'effetto sulla temperatura della superficie del bordo interno è maggiore dell'effetto sul valore principale.
Per il controllo della condensa, l'installazione di distanziatori spesso offre un ritorno sull'investimento maggiore rispetto a una spesa equivalente per la sostituzione dei vetri.
Ponti termici della facciata continua lungo il perimetro
Anche una facciata continua perfettamente progettata può avere prestazioni scadenti se i giunti sono realizzati in modo errato, e i giunti si trovano più spesso al di fuori della competenza del fornitore del sistema di quanto si possa immaginare.
Tre ponti ricorrenti:
Il bordo della soletta. Nel punto in cui la soletta incontra la facciata continua, il calcestruzzo passa vicino all'esterno. Senza continuità dell'isolamento, la soletta diventa una sorta di aletta che conduce il calore verso l'esterno lungo tutta la sua lunghezza.
Ancoraggi e staffe. Gli ancoraggi in acciaio che fissano i montanti alla struttura penetrano nello strato isolante. A questo problema si possono ricorrere staffe termicamente isolate o cuscinetti strutturali a taglio termico.
Zone di tamponamento. Le aree dei pannelli opachi tra i piani spesso contengono isolamento discontinuo ai bordi o pannelli posteriori non sigillati, che consentono il passaggio dell'aria dietro l'isolamento, vanificandone l'efficacia.
Questi punti di giunzione dovrebbero essere inclusi fin dalle prime fasi di un disegno di dettaglio coordinato. Risolverli dopo la progettazione della facciata di solito significa scendere a compromessi anziché correggere il problema.
Pannello di tamponamento e zona opaca
Le aree di tamponamento possono contenere molto più materiale isolante rispetto alle aree a vista, e questa opportunità viene spesso sprecata.
Una tipica struttura a pannelli di rivestimento comprende vetro o un pannello metallico esterno, un'intercapedine d'aria, isolamento in lana minerale, un pannello posteriore e la finitura interna. Se realizzata correttamente, raggiunge valori U ben inferiori a quelli del vetro trasparente. Se realizzata male, con fessure nell'isolamento o un pannello posteriore non sigillato, le sue prestazioni saranno simili a quelle del vetro che avrebbe dovuto migliorare.
Laddove la superficie opaca è considerevole, l'ammodernamento dell'isolamento dei pannelli di tamponamento è solitamente più economico, a parità di miglioramento, rispetto alla sostituzione del vetro. Inoltre, essendo invisibile, viene spesso eliminato nei progetti di ottimizzazione dei costi.
Valori obiettivo per clima
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I valori indicativi sono forniti a titolo di riferimento. I requisiti effettivi derivano dalla normativa energetica vigente, che varia a seconda della giurisdizione e della tipologia di edificio.
Nelle regioni dominate dal raffreddamento il valore U è raramente il vincolo limitante. Il coefficiente di guadagno di calore solare è, e specificando contro il carico solare estremo segue una logica diversa rispetto al lavoro svolto in climi freddi.
La tenuta all'aria è parte integrante delle prestazioni termiche.
Il calore disperso dalle infiltrazioni d'aria non viene considerato nel calcolo del valore U e, su una facciata mal sigillata, può superare le perdite per conduzione.
La permeabilità all'aria delle facciate continue viene testata secondo la norma ASTM E283 in Nord America e la norma EN 12152 in Europa. La qualità delle guarnizioni, le tenute angolari e l'integrità dell'intercapedine del rivestimento ventilato a pressione equalizzata contribuiscono al risultato finale, e la qualità della manodopera è importante quanto le specifiche tecniche.
La tenuta all'aria interagisce anche con la condensa. L'aria calda interna che penetra in una cavità fredda deposita umidità all'interno del componente, in un punto in cui nessuno la vede finché non si formano macchie o corrosione.
Dove il budget viene utilizzato al meglio?
Classifica approssimativamente in base al miglioramento per unità di spesa su una tipica facciata commerciale.
Vetro basso emissivo a rivestimento morbido applicato sulla superficie corretta. Il miglior risultato in termini di rendimento tra tutte le soluzioni di vetratura.
Riempimento con argon. Costo minimo, benefici tangibili.
Distanziatore per bordi caldi. Costo contenuto, effetto significativo sulla temperatura dei bordi e sulla condensa.
Interruzione termica più profonda. Costo moderato, effetto significativo sia sul valore U che sulla temperatura superficiale.
Continuità dell'isolamento dei pannelli di rivestimento. Economico per unità di miglioramento laddove la superficie opaca è considerevole.
Vetro triplo. Un miglioramento notevole, ma anche un costo elevato, con ripercussioni su profondità del telaio, peso e maneggevolezza.
Cosa comportano gli aggiornamenti termici in termini di budget illustra come queste scelte influenzano il tasso di occupazione delle facciate.
Domande frequenti
1. Ai fini delle prestazioni termiche di una facciata continua, è più importante il telaio o il vetro?
Entrambi, ma è nel telaio che solitamente si perde in termini di prestazioni. L'alluminio conduce il calore molto meglio del gas in un'unità sigillata, quindi un vetrocamera di alta qualità in un telaio senza un adeguato taglio termico può produrre un valore U di assemblaggio vicino a quello di un vetro singolo su gran parte della facciata.
2. Quanto deve essere profondo un taglio termico in una facciata continua?
Generalmente, per le prestazioni commerciali standard, la profondità della fessura è di 20-28 mm, mentre per i sistemi ad alte prestazioni si arriva a 30-40 mm e oltre. I sistemi base, con una profondità di 14-18 mm, sono adatti ai climi temperati. Nei climi freddi, la necessità di una fessura più profonda è solitamente dettata dal controllo della condensa piuttosto che dal calcolo energetico.
3. Vale la pena specificare vetri tripli in una facciata continua?
Talvolta, soprattutto nei climi freddi, migliora notevolmente il valore U, ma aumenta il peso, il costo e la profondità del telaio, con conseguenti ripercussioni sulla maneggevolezza e sulla struttura. Nelle regioni in cui prevale il raffreddamento, è generalmente più conveniente investire in rivestimenti per il controllo solare piuttosto che in un terzo vetro.
4. Quali sono le cause della condensa su una facciata continua?
Una superficie interna che scende al di sotto del punto di rugiada interno, rappresenta un problema di temperatura superficiale piuttosto che di energia. Le cause più comuni sono i distanziatori in alluminio, i ponti termici superficiali e i ponti termici ai bordi e agli ancoraggi delle solette, mentre i distanziatori a bordo caldo risolvono il problema in modo economicamente vantaggioso.
5. Le perdite d'aria influiscono sulle prestazioni termiche?
Sì, ed è completamente escluso dai calcoli del valore U. Il calore trasportato dall'aria che fuoriesce può superare le perdite per conduzione su una facciata mal sigillata, e l'aria calda interna che penetra nelle cavità fredde deposita anche umidità all'interno dell'edificio, dove il danno è nascosto.
Migliorare l'Assemblea nel suo complesso
Considerate la facciata continua come un unico sistema termico, piuttosto che come una semplice vetrata con un telaio di supporto. Stabilite la profondità del taglio termico in base al clima e al rischio di condensa. Applicate il rivestimento a bassa emissività sulla superficie richiesta dal clima. Valutate l'efficacia del distanziatore. Definite il bordo della soletta, gli ancoraggi e l'isolamento del tamponamento con un dettaglio coordinato.
Se si seguono questi passaggi, la scelta delle specifiche per i vetri diventa l'ultima decisione, anziché la prima.
PRANCE produce facciate continue in alluminio a taglio termico e sistemi per finestre e porte con modellazione termica specifica del progetto e supporto di disegni esecutivi. Invia le tue quote, i dati climatici e il valore U target e richiedere una revisione termica .