Gli spifferi nelle porte e finestre - calcolo della dispersione di calore

Quando si parla di isolamento termico di un edificio e si indaga sulle possibili soluzioni per ridurre le dispersioni di calore è bene procedere seguendo una gerarchia. Inizialmente conviene  concentrarsi su quelle migliorie che danno grandi benefici con una spesa contenuta. Eliminare fessure e ridurre gli spifferi è senza dubbio un ottimo punto di partenza. Nulla, infatti, isola meno di un buco!

Fessure e spifferi di porte e finestre sono responsabili di una enorme dispersione di calore. Tale fenomeno è particolarmente evidente nelle antiche costruzioni che preservano ancora l'autenticità architettonica con porte e finestre prive di guarnizioni e accoppiamenti irregolari tra parte fissa e mobile.

L'entità del calore disperso può essere stimato calcolando prima l'infiltrazione d'aria complessiva attraverso porte e finestre per poi determinando il calore contenuto in questo flusso d'aria.

INFILTRAZIONE D'ARIA COMPLESSIVA
Dobbiamo per prima cosa calcolare l’infiltrazione d’aria complessiva q. Per questo usiamo la seguente formula adatta nel caso di infissi non classificati:

q = l a ( pe – pi )0,66

Dove i simboli hanno i significati riportati appresso.

• q = infiltrazione d’aria  complessiva o  portata d’aria [m3/h]
• l  = lunghezza totale delle battute di porte e finestre [m]
• a = coefficiente d’infiltrazione. Esprime la portata volumica d’aria infiltrata per 1 metro di battuta e per una differenza di pressione di 1 Pascal [ m3/h m Pa]. I valori di questo coefficiente possono essere ricavati dalla tabella sottostante.
• pe = pressione esistente sulla facciata esposta al vento [Pa]
• pi = pressione esistente sulla facciata protetta dal vento [Pa]

Coefficiente di infiltrazione

La differenza di pressione  ∆p = ( pe – pi ) è funzione della pressione dinamica del vento sulle

facciate esposte e dell’angolo d’incidenza del vento sulle facciate. Non è possibile calcolare con precisione la differenza di pressione tenendo conto di tutti i fattori, quindi si ricorre a semplificazioni introducendo categorie di vento e condizioni d’esposizioni standard come quelle riportate nella tabella seguente.

Differenza di pressione

Proviamo ora a calcolare l'infiltrazione d'aria per una casa isolata esposta a venti normali. Supponiamo che vi siano 8 finestre in legno ciascuna di dimensioni, misurate lungo il profilo di battuta, pari a 1 m x 1,2 m ed un portone d'ingresso con dimensioni 0,9 m x 2,2 m. Risulta:

q = l a ( pe – pi )0,66 = 83,2 x 0,54 x (40)0,66 = 314,3 m3/h

FLUSSO DI CALORE DISPERSO PER INFILTRAZIONE
Analizziamo in particolare la dispersione di calore durante la stagione di riscaldamento. L'infiltrazione d'aria complessiva comporta l'ingresso di aria fredda esterna e la fuoriuscita di aria dagli ambienti riscaldati. Per il calcolo della dispersione di calore possiamo utilizzare la seguente formula:

Q = ρa ca q ∆T t

dove:

• ρa ca rappresenta la capacità termica volumica dell'aria, pari a 1200 J/( m3  K)
• q è l'infiltrazione d'aria complessiva calcolata in precedenza
• ∆T è la differenza di temperatura media (temperatura interna - temperatura esterna) in un certo mese [ k ]
• t è il tempo [ h ]

Con queste informazioni possiamo ad esempio calcolare il calore disperso durante un certo periodo. A titolo di esempio consideriamo il mese di Gennaio. Supponiamo che la temperatura interna sia mantenuta a 20°C e che, in quella località, la temperatura esterna media sia di 5 °C. Risulta:

Q = ρa ca q ∆T t = 1200 x 314,3 x 15 x (31 x 24) = 4209 MJ = 1169 kWh

In termini economici, ponendo il costo di un chilowattora pari a 0,2 euro/kWh, la dispersione dovuta alle infiltrazioni equivale ad una spesa di 234 euro per il solo mese di Gennaio. Immaginate per tutta la stagione di riscaldamento!

Le vernici isolanti funzionano davvero?

Molte aziende offrono vernici isolanti o speciali additivi da mischiare con vernici più convenzionali promettendo risultati miracolosi in termini di risparmio energetico. Sostengono che l'applicazioni di queste vernici sulle pareti dell'edificio possa garantire una riduzione del 25% dei costi di riscaldamento ed addirittura il 40% di risparmio sul raffrescamento estivo.

Per rendere il tutto più convincente usano spesso parole come ingredienti segreti, nanotecnologie e polveri ceramiche. Ma sarà vero? E' davvero possibile con una semplice mano di vernice, per quanto speciale, guadagnare una o due Classi Energetiche di efficienza?

L'idea, devo riconoscere, è piuttosto allettante. La riqualificazione energetica di un edificio con le tecniche attuali richiede lavori piuttosto complessi, come l'interposizione di materiali isolanti per le coperture e l'isolamento a cappotto. Quanto sarebbe più semplice risolvere tutto con una verniciata!

Facciamo allora due conti per capire quanto ci si può aspettare da una vernice isolante.

Il flusso di calore specifico (per 1 metro quadro di superficie e 1 grado kelvin di gradiente termico) che attraversa un elemento opaco (parete, etc) coincide con il valore della trasmittanza (U) pari al reciproco della sommatoria delle resistenze dei vari strati di materiali (Ri) e dei coefficienti liminari interni (Rsi) ed esterni (Rse).

U = 1 / (Rsi + R1 + R2 + R3 + Ri + .... + Rse)

Per una parete costituita da intonaco per esterni (3 cm), mattoni forati (30 cm) ed intonaco per interni (2 cm) supponiamoi di ottenre per la trasmittanza il seguente valore:

U = 1 / (Rsi + R1 + R2 + R3 + Rse) = 1,16 m K / W

Supponiamo ora di aggiungere un'ulteriore strato, quello costituito dalla vernice magica. Il problema è determinare la sua resistenza termica Rv anche perché questa informazione non è mai disponibile per questa categoria di prodotti. Dobbiamo fare alcune ipotesi, una sul valore della conduttività del materiale, l'altra sullo spessore delle strato di vernice.
Sappiamo, infatti, che:

R = s / λ  [W / m K]

I migliori materiali isolanti hanno valori di conduttività termica λ molto bassi. La loro efficacia è legata alla presenza di aria intrappolata sotto forma di micro-bolle nei prodotti in schiuma e come sacche d'aria in quelli in fibra. I prodotti commerciali con le migliori caratteristiche isolanti, ed anche i più costosi, sono i materiali in Aerogel di silice con valori bassissimi di conduttività termica di appena 0,016 W/m K.

Per chi non lo sapesse, l'Aerogel è un materiale sintetico poroso derivato da un gel, in cui il componente liquido del gel è sostituito da un gas. Il risultato è un solido leggero come l'aria e con proprietà isolanti eccezionali.

Supponiamo, allora, che anche queste vernici abbiano valori straordinari di conduttività, come quelli a base di Aerogel. Quindi λv = 0,016 W/m K

Per quanto riguarda lo spessore, potremmo ipotizzare che questo sia di alcuni decimi di millimetro (ipotesi generosa dal momento che una vernice ha spessori ben inferiori!).
Supponiamo comunque che lo spessore sia sv = 0,0005 metri (0,5 mm). Risulta quindi che:

Rv = sv / λv = 0,03  W / m K

e di conseguenza la trasmittanza della parete verniciata:

U = 1 / (Rsi + R1 + R2 + R3 + Rv + Rse) = 1,12 m K / W 

Ciò equivale ad un miglioramento delle prestazioni di circa il 3,5% che è ben lontano dai valori promessi.

Per correttezza bisognerebbe tenero conto anche degli apporti solari, che tuttavia, se non cambia il coefficiente di assorbimento della superficie esterna, saranno poco inferiori. Gli apporti solari specifici (per unità di superficie e di irraggiamento), infatti, sono proporzionali a:

α Rse U

dove α è proprio il coefficiente di assorbimento e gli altri termini già li conosciamo.

Gli apporti solari verranno quindi ostacolati maggiormente dalla presenza della vernice. Questo è un male durante la stagione di riscaldamento, ma non incide molto perché l'irraggiamento è poco intenso in quel periodo e le prestazioni energetiche dell'edificio sono dominata dalla trasmissione di calore. Durante la stagione estiva, invece, gioca a favore ed assume anche un ruolo più importante perché l'intensità dell'irraggiamento è elevata, ma il beneficio resta comunque assai modesto.

Per garantire il risparmio energetico promesso, le vernici isolanti dovrebbero avere spessori di circa 4 millimetri (che non è possibile) e valori di conduttività termica straordinariamente bassi (che è poco probabile). Ciò fa supporre che, purtroppo, non siano così miracolose.

Va ricordato che, sempre parlando di Aerogel, è possibile raggiungere valori di conduttività ancora più bassi, sino a 0,004 W/m K. Questi valori, attualmente, sono difficilmente ottenibili nelle applicazioni commerciali, ma chissà se, in un prossimo futuro, ulteriori affinamenti delle tecnologie non possano rendere anche le vernici una buona soluzione per l'isolamento degli edifici.

Per ora le vernici si sono dimostrate efficaci per modificare il coefficiente di assorbimento α delle superfici esterne. I colori chiari, ad esempio, sono adatti per difendersi dal caldo nella stagione estiva (White roof). Ma per questo (per cambiar colore), non serve certo spendere un patrimonio, non vi pare?

Le truffe negli attestati di certificazione energetica degli edifici

Se avete acquistato o preso in affitto un'abitazione di buona Classe Energetica che risulta gelida d'inverno e rovente d'estate o che comunque ha costi di climatizzazione eccessivi rispetto alle vostre aspettative, probabilmente siete stati fregati.

L'attestato di certificazione energetica (ACE) ormai interessa una frazione importante del parco edilizio italiano e con alcune differenze da regione a regione è obbligatorio per le nuove costruzioni, per quelle ristrutturate e per quelle oggetto di compravendita e locazione.

Alcune circostanze, tuttavia, fanno temere sulla attendibilità dei certificati energetici.

Mancanza di controlli e sanzioni
Il primo aspetto negativo e che non sono ancora previsti controlli sull'operato dei professionisti e di conseguenza non vi è alcun timore di essere sanzionati. Per la verità, i Comuni e le Regioni più attente sulle tematiche energetiche in edilizia, stanno avviando un'attività di controllo ma, per ora, si tratta solo di un timido segnale (se ne parla a Trento e in Lombardia).

Per pianificare dei controlli sulla correttezza delle certificazioni energetiche bisognerebbe definire dei parametri di accettabilità che riguardino la documentazione raccolta ed i calcoli eseguiti. Ma è anche necessario definire i criteri con cui selezionare gli ACE da sottoporre a controllo (percentuali, classi energetiche elevate, costi eccessivamente bassi delle parcelle, etc). Non meno importante è poi l'esigenza di costituire degli organismi di controllo (enti, gruppo di professionisti, etc) che operino in tutto il territorio italiano e che non abbiano conflitti di interessi e siano estremamente preparati. Su tutti questi punti siamo ancora in alto mare ed i professionisti (non tutti ovviamente) guazzano liberi e spensierati in queste acque.

Competenze scadenti dei professionisti
Anche la competenza dei professionisti mediamente lascia molto a desiderare. E' vero che esistono software che aiutano ad elaborare i dati esonerando in parte il tecnico da qualsiasi tipo di conoscenza di termotecnica. Il lavoro, nella maggior parte dei casi (situazioni standard), si riduce all'inserimento di informazioni geometriche e sulla caratteristiche degli elementi costruttivi. Non vi è naturalmente la capacità di gestire situazioni particolari o complesse e questo porta a semplificare eccessivamente la trattazione.

Chi s'interessa di questa materia avrà notato che da un lato esiste una normativa tecnica estremamente sofisticata costituita da decine e decine di norme UNI a cui bisognerebbe far riferimento, d'altra parte c'è la possibilità di utilizzare dei metodi di calcolo eccessivamente approssimativi che trascurano gran parte dei fattori che influiscono il risultato finale. La catena delle approssimazioni porta ad errori anche di diverse Classi energetiche.

Da un certo punto di vista è corretto, dovendo caratterizzare ogni edificio del territorio italiano (e sono tanti!) con degli indicatori prestazionali, avvalersi di strumenti semplice. Ma le approssimazioni sono eccessive e questo approccio, a mio avviso, si sta dimostrando un grande errore e lo sarà maggiormente in futuro.

Il parco edilizio, infatti, deve progressivamente migliorare le performance energetiche. Gli obiettivi stanno divenendo sempre più restrittivi e vi sono già progetti europei che introducono concetti di edifici quasi passivi. Questi devono adottare soluzioni costruttive sempre più sofisticate (recuperi aria, serre bioclimatiche, muri trompe, pozzi provenzali, elementi architettonici dinamici, connessioni smart grid, ombreggiamenti, schermature, tetti verdi, sistemi solari, etc) dove anche piccoli accorgimenti possono fare la differenza. Tanto più elevate sono le prestazioni e tanto più accurati dovrebbero essere gli strumenti di verifica. Giusto per esprimere meglio questo concetto si pensi ad alcune discipline sportive dove, per discriminare tra i risultati, e stato necessario nel tempo introdurre i decimi di secondo, poi i centesimi ed ora i millesimi.

Inflazione dei costi degli Attestati di Certificazione Energetica
L'assenza di controlli e sanzioni e quindi la possibilità di operare anche in modo molto approssimativo e l'apertura a (quasi) chiunque di poter svolgere questa attività ha portato ad una progressiva riduzione dei costi delle certificazioni ed anche coloro che, con professionalità e coscienza si dedicano a questa attività, sono oggettivamente scoraggiati nel perderci più tempo ed attenzioni del dovuto.

Per tutti questi motivi è possibile che alcuni ACE non rispecchino le reali prestazioni energetiche dell'immobile. In questa circostanza potrebbero risultare penalizzati gli acquirenti ed affittuari che acquistano o affittano un'immobile anche per le prestazioni energetiche dichiarate. La Classe energetica di un edificio, infatti, può incidere sui costi di acquisto/locazione fino al 30% ed una informazione non veritiera sulle prestazioni energetiche si configura proprio come una truffa.

Se quindi ritenete che le prestazioni dell'immobile siano inferiori a quelle riportate sull'ACE fareste bene ad approfondire la questione avvalendovi di un bravo tecnico ed eventualmente di un avvocato.

Gli impianti di riscaldamento ed i pericoli per l'uomo

Incendi, esplosioni, intossicazioni, ustioni... ogni anno, durante la stagione invernale, si verificano numerosi incidenti dovuti al mal funzionamento degli impianti di riscaldamento. La causa è quasi sempre l'errata installazione o la mancanza di manutenzione e di controlli periodici, ma in molti casi si tratta solo di sbadataggine.

IMPIANTI ALIMENTATI A LEGNA
Nel caso di stufe, caldaie, cucine economiche, caminetti e termocamini alimentati a legna i pericoli includono incendi, intossicazioni ed ustioni.

Fuoriuscita di fumi
La fuoriuscita di fumi da un camino o stufa a legna all'interno dei locali abitati è un pessimo segnale. Indica che c'è qualcosa che non va nell'impianto ma soprattutto costituisce un rischio per le persone. In alcune circostanze, una piccola fuoriuscita di fumi è tollerabile. Si può verificare spesso all'avviamento quando ancora il meccanismo che assicura il tiraggio non si è innescato ed è favorita anche da particolari condizioni climatiche (giornate particolarmente miti) o dall'impiego di legna poco stagionata. Ma quando la fuoriuscita di fumi non si limita a brevi e sporadici casi è un segnale d'allarme che non deve essere ignorato.

I fumi sono visibili per la presenza di parti solide e vapore acqueo che vengono trascinate insieme ai gas di combustione rendendoli opachi e visibili. Le parti solide, costituite da finissima polvere di carbonio, tendono a depositarsi all'interno della canna fumaria formando incrostazioni (fuliggine) che ostacolano il normale deflusso dei gas di combustione. La loro presenza eccessiva è sintomo di una combustione imperfetta.

Se i fumi si riversano nei locali abitati possono procurare irritazione agli occhi e alle vie respiratorie ma ciò che dobbiamo temere maggiormente sono i gas di combustione, invisibili e velenosi. La composizione dei gas di combustione dipende da ciò che si sta bruciando e da come sta bruciando. Per la legna, i prodotti di combustione sono costituiti essenzialmente da anidride carbonica (CO2), un gas asfissiante solo ad elevate concentrazioni, ed il tristemente noto monossido di carbonio (CO), un gas estremamente tossico.

Intossicazione da monossido di carbonio

Il monossido di carbonio (CO) è un gas incolore, inodore e insapore appena più leggero dell'aria. Viene prodotto dall'ossidazione parziale del carbonio contenuto nei combustibili (legna, gas, etc) e in tanti altri composti e si forma quando non c'è abbastanza ossigeno per produrre anidride carbonica (CO2).  Si forma, ad esempio, quando si utilizzano fornelli, stufe a legna o caldaie a gas in uno spazio chiuso o scarsamente aerato.

Il monossido di carbonio, in concentrazioni elevate, è altamente tossico per l'uomo e per gli animali. L'assenza di colore, odore e sapore lo rende particolarmente insidioso tanto da rappresentare la causa più comune di avvelenamento mortale in molti paesi. Se respirato si combina con l'emoglobina rendendola inefficace per la fornitura di ossigeno ai tessuti corporei.

La gravità dell'intossicazione dipende dalla concentrazione di monossido di carbonio e dalla durata dell'esposizione perché l'avvelenamento è persistente ed ha quindi un carattere cumulativo. Con appena 35 ppm ed una esposizione prolungata oltre le 6 ore può provocare mal di testa e vertigini, con 1600 ppm provoca la morte in 2 ore di esposizione e per concentrazioni particolarmente elevate 12800 ppm la morte avviene in pochi minuti. Alcuni sintomi quali mal di testa, nausea, capogiri ed una generale sensazione di stanchezza possono facilmente essere attribuiti a forme influenzali o avvelenamenti da cibo e per questo equivocati e sottovalutati. 

Per evitare questo pericolo la combustione deve avvenire in eccesso di ossigeno e deve essere garantita una efficace evacuazione dei fumi. Per questo i fornelli di cucina devono avere una cappa aspirante ed una apertura con l'esterno per l'ingresso di aria; le stufe a legna devono avere un buon tiraggio che garantisca l'evacuazione dei fumi attraverso la canna fumaria e l'apporto di nuova aria comburente attraverso un'apertura esterna, etc.

In commercio sono disponibili dispositivi rivelatori di monossido di carbonio con allarmi visivi e sonori che possono aiutare a scongiurare questo pericolo.

Il monossido di carbonio una volta rilasciato in atmosfera si combina rapidamente con l'ossigeno per formare CO2 e la sua pericolosità si annulla.

Incendi
Gli incendi possono avere esiti imprevedibili e danneggiare seriamente sia le cose che le persone. Il pericolo degli incendi per le persone e legato ad un'infinità di circostanze: elevate temperature, fiamme, cedimenti e naturalmente intossicazioni perché in un incendio, i materiali interessati, producono molteplici tipologie di gas oltre naturalmente a CO2 e CO.

Gli incendi possono verificarsi quando materiale facilmente infiammabile (legno, tessuti ed altre sostanze) si trova a contatto o troppo vicino agli elementi caldi dell'impianto. Questi includono la caldaia in cui avviene la combustione raggiungendo temperature fino ai 350°C e la canna fumaria percorsa da fumi con temperature anche oltre ai 250°C. Per questo le caldaie devono essere installate rispettando le distanze minime prescritte sui manuali di installazione ed analogamente le canne fumarie. Bisogna inoltre prestare attenzione a non lasciare oggetti nelle vicinanze come tappeti che, specie durante le operazioni di alimentazione della caldaia, potrebbero incendiarsi a causa di qualche tizzone di brace. Ma è bene anche evitare di appendere tessuti ed indumenti nelle vicinanze che spesso vengono messi ad asciugare o semplicemente a scaldarsi prima di indossarli. Per l'accensione non usare mai prodotti come alcool ma le apposite piastrine accendi fuoco.

Gli incendi possono anche innescarsi a causa di fuliggine ed altro materiale incombusto che si deposita lungo la canna fumaria. I depositi sono favoriti dalla scorretta combustione della legna, dal tiraggio insufficiente e dalla scarsa qualità della canna fumaria che spesso è in muratura anziché in acciaio. Una buona prevenzione dovrebbe comprendere l'eventuale correzione di difetti impiantistici, l'uso corretto dell'impianto (ad esempio impiego di legna ben stagionata) e, naturalmente regolari ispezioni e pulizia della canna fumaria. In genere questa è costituita da un elemento di tubazione a vista che dalla caldaia s'innesta alla parete in corrispondenza al tratto di canna fumaria verticale che porta al comignolo. Questo tratto di raccordo va smontato e pulito a fine stagione mentre la condotta fissa va pulita con un apposito attrezzo.

E' bene inoltre ricordare che anche la cenere che, grossomodo va smaltita quotidianamente, può diventare fonte di incendi. La cenere raccolta nell'apposito cassetto, può, infatti, contenere ancora brace o tizzoni che anche se apparentemente spenti potrebbero ravvivarsi. E' quindi importante trasportarla con attenzione, sempre in contenitori metallici, e smaltirla all'aperto (mai lasciarla all'interno dell'abitazione) lontano da materiale infiammabile e possibilmente in un contenitore, sempre metallico, o, per chi vive in aperta campagna anche sul terreno ma con le dovute attenzioni.

Ustioni

Chi ha a che fare con un impianto termico alimentato a legna è particolarmente esposto al pericolo delle ustioni. Il corpo di una caldaia, spesso in ghisa o in acciaio, raggiunge temperature molto elevate così come gli elementi della canna fumaria. Le caldaie o stufe rivestite in ceramica o pietra ollare comportano meno rischi ma vi sono comunque elementi caldi come ad esempio gli sportelli di carico. Ed è proprio durante l'operazione di carico e di governo di questi impianti che i rischi di ustione sono maggiori. Una caldaia va caricata con frequenza, spesso ogni una o due ore, e l'operazione di adagiare la legna all'interno del braciere e sistemarla ci espone con frequenza al rischio di ustioni alle mani. Per questo sarà buona norma utilizzare gli appositi guanti di protezione.

In presenza di bambini bisogna adottare adeguate misure di sicurezza. La ditta Morso, ad esempio, specializzata in stufe a legna di grande qualità, commercializza tra gli accessori vere e proprie recinzioni.


IMPIANTI ALIMENTATI A GAS
Per le caldaie a gas sono quasi assenti i pericoli di ustioni ma permangono quelli delle intossicazioni a cui si aggiunge il pericolo di esplosioni causate in genere da fughe di gas. I combustibili gassosi, sia metano che GPL, sono appositamente addizionati con sostanze che ne permettono il riconoscimento olfattivo. Per il metano, più leggero dell'aria, bisogna inoltre prevedere opportune aperture in alto mentre per il GPL, più pesante dell'aria, le aperture vanno predisposte in basso. In presenza di fughe di gas arieggiate i locali, non accendete interruttori o dispositivi elettronici, chiudette eventuali rubinetti del gas a monte e chiamate un tecnico al più presto. In commercio sono disponibili appositi rilevatori di gas e di monossido di carbonio con allarme sonoro e visivo.

CONCLUSIONE
I pericoli insiti negli impianti termici non devono mai essere sottovalutati. Le macchine termiche operano ad elevate potenze bruciando combustibili con un enorme contenuto energetico. La messa in sicurezza e prevenzione, per altro obbligatoria, ci preserva da eventuali rischi. Ma gli incidenti, a volte, si verificano per circostanze difficilmente prevedibili: nidi di vespe che ostruiscono il corretto tiraggio dei fumi, cedimenti strutturali che compromettono la canna fumaria, usura o rottura di elementi impiantistici. Le cautele non sono mai troppe ed un po di timore aiuta a gestire gli impianti termici con meno leggerezza e spavalderia.  

Ambienti adiacenti non riscaldati - calcolo della temperatura

In un edificio, non tutti gli ambienti vengono riscaldati alla stessa temperatura. In genere, per razionalizzare i consumi, si preferisce privilegiare le zone living (cucina, soggiorno) ed il bagno mantenendo temperature minori negli altri ambienti meno vissuti (guardaroba, disimpegni, etc) ed in quelli dove, con qualche accorgimento, si può stare bene anche con temperature inferiori (camere da letto). Alcuni ambienti, come dispense, garage, verande e cantine non sono riscaldati affatto.

Un'altra scelta un po più drastica è quella di scaldare solo l'ambiente principale, magari con una stufa a legna come si faceva una volta; un ampio spazio che comprende cucina, soggiorno, studio e dove si raccoglie l'intera famiglia e si concentrano la gran parte delle attività.

I locali non riscaldati beneficiano comunque di un po di calore ceduto dagli ambienti riscaldati adiacenti, raggiungendo una temperatura intermedia. Per rendersene conto basterebbe misurarne la temperatura, ma, con qualche approssimazione si può anche ottenere questa informazione con alcuni calcoli.

Consideriamo un caso semplicissimo costituito da due ambienti separati da una parete. Il primo è riscaldato e la sua temperature è Tint, il secondo non lo è. Quale sarà la sua temperatura Tu ?

Per ricavare questa informazione dobbiamo conoscere la temperatura esterna Test ed i coefficienti globali di scambio termico per trasmissione rispettivamente della parete di separazione (Hiu) e delle pareti esterne del locale non riscaldato (Hue).

Il calore che l'ambiente riscaldato cede a quello adiacente è pari a

Qiu = Hiu (Tint - Tu)

e coincide con la quantità di calore che il locale non riscaldato disperde verso l'esterno

Que = Hue (Tu - Test)

Si ha quindi che Qiu = Que = Q

Queste tre equazioni permettono di determinare il valore di Tu e Q. Risulta che:

Tu = (Hiu Tint + Hue Test) / (Hiu + Hue)

Q = b Hiu (Tint - Test)

con b = Hue / (Hiu + Hue)

Inseriamo alcuni valori per vedere cosa succede. 

Tint = 20°C

Test = 0°C

Hiu = 48 W / K

Hue = 53 W / K

In queste condizioni un flusso di calore Q = 508 W viene ceduto dall'ambiente riscaldato al locale adiacente portando la temperatura di quest'ultimo a Tu = 9,4 °C. Piuttosto freddo per trascorrerci del tempo, ma più che sufficiente per un locale poco utilizzato come una dispensa o un ambiente di passaggio. Con un po di coraggio, ma soprattutto con un bel pigiamino in pile, lenzuola di flanella ed uno spesso piumino da almeno 15 Tog ci si può anche dormire bene.

I risultati così ottenuti ci forniscono un'altra informazione importante. L'insieme costituito dalla parete di separazione e dal locale adiacente costituisce un'isolamento termico per l'ambiente riscaldato con coefficiente di scambio termico per trasmissione equivalente pari a Heq = b Hiu.
Nel caso specifico, il coefficiente b, chiamato fattore di correzione dello scambio termico verso ambienti adiacenti non climatizzati, assume il valore b = 0,53. In altre parole la presenza del locale non riscaldato dimezza le dispersioni termiche attraverso la parete di separazione o, se preferite, ne raddoppia l'isolamento.

Lo strano caso del bimbo dagli occhi di gatto

Sarà forse l'inconsueto abbinamento di quegli occhi blu mare in un volto asiatico che ci fa credere che la sua vista sia speciale, o forse lo è davvero. Ma questo bambino cinese, si racconta che possa vedere anche nell'oscurità, come un gatto.

Nel video girato da un canale televisivo inglese, si dice che il bimbo possa persino catturare i grilli al buio ed anche svolgere dei test di scrittura nell'oscurità.

Non so voi, ma i grilli di notte, non sono mai riuscito a prenderli (ci provo sempre!) e per la verità non ci riesco nemmeno di giorno. Al buio non vediamo, non siamo progettati per la visione notturna e la nostra capacità di vedere si riduce drasticamente al diminuire della luce. Ci manca quello speciale strato di tessuto corneo, il tapetum lucidum, che aiuta gli animali notturni, come il gatto, a vedere anche in condizioni di bassa luminosità.

Il tepetum lucidum funziona come una superficie riflettente che, posta subito dietro alla retina, concentra i raggi luminosi su di essa amplificando la quantità di luce disponibile e consentendo una migliore visione notturna. E' per questo che quando illuminiamo gli occhi di un gatto nella notte questi appaiono come due fari con un sinistro effetto, stanno semplicemente riflettendo la luce.

Gli esperti interpellati ritengono che non sia possibile che una mutazione genetica abbia sviluppato questo speciale tessuto negli occhi del bambino. Questi tipi di cambiamenti non avvengono dall'oggi al domani, ma con una graduale e lenta progressione. Sono più propensi nel pensare che la retina di Nong, così si chiama il ragazzino, sia particolarmente ricca di bastoncelli, quei fotorecettori deputati alla visione in condizioni di scarsa luminosità.

Una migliore visione notturna ci farebbe un gran comodo, sprecheremo meno per l'illuminazione e finalmente, anche noi, potremmo catturare i grilli di notte.

Le gelate, i danni agli olivi ed anche (si spera) alla mosca olearia

La gelata che sta attraversando l'Italia e tutta Europa ormai da giorni, e minaccia di perdurare sino alla seconda metà di febbraio, sarà sicuramente annoverata insieme alle altre gelate storiche del 1929, 1956 e 1985. La sequenza temporale di questi eventi eccezionali sembra voler confermare la regola che si manifestino con cadenza di 25-30 anni, ma forse è solo una coincidenza.

Già in questi giorni sono stati lamentati danni alle piante di olivo ma per un bilancio definitivi bisognerà attendere i prossimi mesi. A maggior rischio sono il fogliame, le piante più giovani ed i giovani getti ma, in funzione della severità delle condizioni climatiche, i danni potranno interessare anche parti strutturali della pianta sino alle radici.

Analizzando le dinamiche delle gelate precedenti ed i danni subiti dagli olivi è possibile capire quali sono le circostanze più gravose per le piante e consentirci di azzardare alcune previsioni.
Il verificarsi di un calo di temperatura al di sotto dei -5°C (gelata) comporta maggior danni nelle seguenti condizioni:

• periodo in cui si verifica (meno grave nel periodo di quiescenza)
• rapidità del crollo delle temperature (gradiente termico)
• rigidità delle temperature minime raggiunte
• perdurare di temperature rigide
• presenza di umidità nell'aria e terreno

A parità di condizioni, inoltre, le piante recentemente potate risultano più esposte.
Oltre al gelo, i danni possono derivare dalla rottura di rami dovuta al peso della neve combinata con l'azione del vento. Unica nota positiva e che le larve della mosca olearia, in presenza di temperature rigide prolungate periscono o comunque si riducono fortemente.

Un po di cibo anche per gli animali selvatici

I giorni della merla stanno colpendo duramente. Tutta colpa del buran, un vento siberiano gelido ed intenso che soffia da nord-est ghiacciando tutto ciò che incontra. In russo significa bufera di neve e a me ricorda le parola burrasca e bora. Niente di buono insomma ma questo già lo sapevate.

Il buran sta gelando l'Europa ed anche l'Italia. Dopo l'assaggio di questi giorni con neve e temperature gelide si prevede un'altra settimana glaciale.

Quando il tempo è così, la cosa migliore è restarsene a casa al caldo e preparasi qualche manicaretto. Se poi vi avanza qualcosa pensate anche a loro, agli animali selvatici. Fuori fa un gran freddo e la notte si gela. In queste condizioni è anche più difficile procurarsi il cibo e la neve non aiuta. Migliaia di animali in questi giorni sono a rischio di vita e non solo quelli selvatici ma anche gatti e cani randagi. Un po di cibo, insperato, lasciato su un balcone o vicino casa può aiutarli a superare questo momento difficile.

A questo link (Piccole vite da salvare) trovate qualche consiglio per gli uccellini e navigando in internet non avrete problemi a scoprire l'alimentazione preferita da altre creature. Lo apprezzeranno moltissimo!

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Noble Gas Engine - Il rivoluzionario motore di PlasmaERG

Non ci siamo ancora risvegliati dal magico sogno del e-cat di Andrea Rossi che l'annuncio di un'altro marchingegno per la produzione di tanta energia pulita a costi ridicoli ci fa nuovamente sognare.

Il Noble Gas Engine (motore a gas nobili), realizzato dalla compagnia PlasmaERG in collaborazione con la Inteligentry è quasi pronto per i test e le dimostrazioni.

Come nel caso dell'energy-catalizer anche l'idea di produrre energia attraverso l'eccitazione di gas nobili non è nuova. Ci aveva già pensato un certo Joseph Papp con il suo Papp Engine (motore Papp) con esiti poco significativi se non disastrosi. La sua invenzione non convinse buona parte della comunità scientifica di allora e da alcuni fu considerato un impostore.

Ora, merito forse delle nuove possibilità tecnologiche, il motore a gas nobili viene riproposto. La meccanica è già assemblata mentre stanno finendo di approntare l'elettronica. Proprio l'elettronica sembra essere il cuore del sistema, la chiave di volta o se preferite, perpetuando nell'analogia, l'ingrediente segreto (per chi non avesse seguito l'odissea dell'e-cat, il suo funzionamento è reso possibile da un misterioso catalizzatore che innesca la reazione nucleare).

Il motore, simile ad un motore a scoppio, non usa combustibili convenzionali ma una miscela di gas pre-caricata all'interno della camera di combustione. La miscela di gas è sottoposta ad un accurato processo governato dal sistema di controllo elettronico. Inizialmente il gas viene eccitato generando un'atmosfera ionizzata (Plasma). Un successivo innesco, avvia un potente processo di espansione (Plasmic Transition Process) che mette in moto il pistone. L'interruzione dell'eccitazione riporta il gas allo stato di quiete causando vuoto parziale ed un fenomeno noto come negative thermal spike, che lascia i gas pronti per il ciclo successivo.

Una piccola quantità di gas è sufficiente per garantire lo sviluppo di oltre 70kW di potenze per un periodo di circa 6 mesi. I costi sono irrisori, il gas è innocuo ed abbondante e non vi sono emissioni. E' assente anche la produzione di calore per cui il motore non necessita di sistemi di refrigerazione e promette esigenze minime di manutenzione.

Come per l'e-cat le applicazioni potrebbero essere molteplici in quanto le due macchine producono energia pulita a costi quasi zero. Le due invenzioni sono, però, in qualche modo complementari prestandosi, la prima (e-cat), alla produzione di calore (riscaldamento e processi industriale) e la seconda (Noble Gas Engine), come propulsore per veicoli (auto, imbarcazioni, etc).

Intanto i costi dell'energia continuano a salire, ma noi, in attesa delle prossime imprese degli inventori, continuiamo a sognare.