Uno degli aspetti più determinanti ai fini del risparmio energetico e del benessere interno di un’abitazione risulta essere la capacità termica che assicura l’utilizzo degli apporti gratuiti di energia (interni e solari) con conseguente diminuzione della richiesta energetica per il riscaldamento.
La capacità termica ci dice quanto calore deve ricevere ciascun materiale che costituisce la stratigrafia dell’edificio affinchè la sua temperatura si innalzi di 1°K. Materiali più densi in genere hanno maggiore capacità termica.
Ma come si calcola?
Per calcolare la capacità termica volumica: calore specifico [J/kgK] x densità [kg/m3]
N.B. Si ricordi che per convertire J/kgK in Wh/kgK basta dividere per 3600
Si riportano di seguito alcuni valori tipici di calore specifico (Wh/kgK) per materiali più comuni:
Acqua 1,163
Fibra di legno 0,583
Legno 0,472
Polistirolo 0,389
Laterizio 0,255
Calcestruzzo 0,244
Lana di roccia 0,231
Aria (a 20 °) 0,34
Vediamo ad esempio come il calcestruzzo, pur avendo un calore specifico pari a circa la metà rispetto al legno, abbia una densità generalmente superiore (anche oltre i 2000 kg/m3, contro i 500 kg/m3 del legno) il che comporta una capacità termica molto maggiore; invece prodotti come il polistirolo, pur avendo di base un notevole calore specifico, hanno una densità irrilevante il che influenza negativamente il valore di capacità termica complessivo.
Esempio di prodotto isolante con elevata capacità termica – fibra di legno mineralizzata
Che vantaggi apporta sui materiali?
I progettisti hanno ormai assimilato i concetti di trasmittanza in regime statico ma pongono ancora poca attenzione al comportamento estivo di alcuni prodotti che, pur avendo prestazioni termiche invernali eccellenti, non garantiscono alcun tipo di benessere interno nei mesi estivi.
In sostanza per evitare il surriscaldamento estivo è indispensabile avere un isolante ad alta capacità termica a cappotto esterno e una stratigrafia a contatto con l’ambiente interno in grado di accumulare calore proveniente dagli ambienti stessi (risulta dunque opportuno evitare i cappotti interni, in quanto il lato interno dovrà avere più massa possibile, così da poter lavorare anche come regolatore di umidità interna). Se proprio si desiderasse utilizzare strati isolanti a contatto con l’ambiente interno, si dovrà optare per materiali con buonissimi valori di capacità termica (ad.ex fibra di legno o argilla).
La massa termica che avvolge lo spazio interno di un’abitazione riduce notevolmente i picchi dei carichi dovuti all’energia solare oltre a quelli che noi stessi produciamo all’interno. Questa è la capacità areica di una struttura.
Per calcolare la capacità termica areica [kJ/(m2·K)] (per ogni strato): calore specifico [J/kgK] x massa termica areica [(kg/m3) x m]
N.B. Si sommano tutti gli strati fino ad ottenere il seguente valore minimo:
- metà dello spessore totale della struttura
- spessore fino al primo strato isolante, senza considerare l’intonaco
- spessore massimo pari a 10 cm
La capacità termica areica non deve mai essere inferiore a 30 KJ/mqK (calcolando successivamente per l’area di riferimento dell’edificio si otterrà la capacità termica totale dell’edificio).
In sintesi
Riassumendo, la capacità dell’involucro di una casa di smorzare e ritardare l’ingresso di aria calda dall’esterno è fortemente correlato e direttamente proporzionale alla capacità areica delle strutture e di conseguenza anche allo sfasamento termico.
Ricordiamoci dunque che un’ottimale capacità termica, oltre ad attenuare i costi di riscaldamento in inverno, li abbatte in modo consistente in estate, non dovendo più far ricorso a impianti di condizionamento molto onerosi, garantendo dunque il vero benessere interno che ancora invidiamo alle voluminose abitazioni dei nostri antenati…
Si riportano di seguito 2 link utili ai fini della determinazione della radiazione solare giornaliera:
Per il calcolo della radiazione solare globale giornaliera: www.solaritaly.enea.it/calcRggmmNorm/calcola1.php
Per il calcolo della radiazione e delle ombre generate in ogni luogo dalla topografia: www.meteonorm.com