Le porte idonee all’uso per esterno sono soggette a Marcatura CE secondo EN 14351-1. Quando hanno anche caratteristiche di resistenza al fuoco o controllo del fumo, vale l’applicazione congiunta di EN 14351-1 ed EN 16034.

La trasmittanza termica è tra le caratteristiche essenziali per cui è obbligatoria la dichiarazione del livello prestazionale con valutazione a cura di un Organismo Notificato.

La norma di prodotto ammette approcci alternativi: il più semplice è di tipo tabellare, ma presenta risultati molto conservativi. È anche previsto un metodo sperimentale ma risulta oneroso in termini di costi e tempi.

Il metodo più diffuso è quello analitico. Risponde alle norme:

  • EN ISO 10077-1:2017 Thermal performance of windows, doors and shutters – Calculation of thermal transmittance – Part 1: General
  • EN ISO 10077-2:2017 Thermal performance of windows, doors and shutters – Calculation of thermal transmittance – Part 2: Numerical method for frames

Il metodo analitico esprime buoni risultati evitando gli investimenti del testing. Tuttavia, perché costi e tempi si conservino accettabili l’Organismo Notificato dovrebbe essere coinvolto solo sulla configurazione definitiva ed esecutiva del progetto.

Nella fase di ricerca e sviluppo, quando possono intervenire numerose revisioni sia nelle geometrie che nei materiali e va tenuto in considerazione un ampio spettro di prestazioni da conciliare (fuoco, acustica, ecc.) è molto utile avere a disposizione uno strumento di analisi in grado di anticipare i risultati di trasmittanza termica e dare a questa caratteristica, oggi sempre più sfidante nel mercato, la possibilità di incidere sulle scelte progettuali.

È improbabile, ad esempio, che un progetto orientato al fuoco senza contemplare da subito la cura della prestazione termica possa ambire a prestazioni competitive anche su questo fronte. 

Altrettanto improbabile che i “kit”, cui si ricorre comunemente per correggere la prestazione termica a posteriori, conservino la conformità al test iniziale di tipo per la resistenza al fuoco.

CHEMOLLI FIRE ha colto questa importante esigenza dei produttori e si è attrezzata per integrare l’analisi termica a supporto delle fasi di ricerca e sviluppo o comunque per valutare varianti da cui ci si aspetta un impatto in termini di trasmittanza, anticipando con buona approssimazione i risultati che potranno essere attestati da Organismo Notificato sulla configurazione finale.

Per una sintetica descrizione del metodo ricordiamo che, secondo EN ISO 10077-1, la trasmittanza termica UD di una porta è determinata dai seguenti contributi:

  • UP [W/(m2.K)]   trasmittanza termica di area omogenea, in cui il flusso termico non presenta deviazioni di direzione o distribuzione. Tipicamente sono aree omogenee le estensioni di unico materiale o materiale stratificato con tutti gli strati paralleli alla direzione di flusso. Sotto queste condizioni è possibile un modello geometrico monodimensionale secondo EN ISO 6946

Dove

Ri = Resistenza Superficiale Interna [0.13 m2.K/W]

Re = Resistenza Superficiale Esterna [0.04 m2.K/W]

dj = spessore del j-strato [m]

λj = conduttività del  j-mo strato [W/(m.K)]

  • Uf [W/(m2.K)]:    trasmittanza termica di telaio. Si determina secondo EN ISO 10077-2 con analisi f.e.m di modello bidimensionale che comprenda sia la parte telaio sia la parte anta, dove le conducibilità dei componenti parte anta sono tutte poste pari ad un valore convenzionale (λ=0.035 W/(m.K)). Il contributo di trasmittanza determinato da tale valore convenzionale e dallo spessore dell’anta è noto, da cui la possibilità di procedere per detrazione a determinare il flusso attribuibile al telaio dal flusso termico complessivo (o coefficiente di accoppiamento termico).

Dove

Lf2D = coefficiente di accoppiamento termico [W/(m·K)]

UP = trasmittanza del materiale convenzione [W/(m2.K)]

bP = proiezione ortogonale al flusso del materiale convenzionale [m]

bf = proiezione ortogonale al flusso del telaio [m]

  • Ψj [W/(mK)]: trasmittanza termica di giunto lineare. Descrive il flusso addizionale che deve essere attribuito per effetto di discontinuità nella geometria o nella conduttività tra parti omogenee differenti. Si determina secondo EN ISO 10077-2 con analisi f.e.m di modello bidimensionale completo di tutte le parti. Il contributo di trasmittanza lineare è ancora una volta ottenuto per detrazione dei flussi noti attribuiti alle parti omogenee dal flusso termico complessivo (o coefficiente di accoppiamento termico).

dove

LΨ2D = coefficiente di accoppiamento termico [W/(m·K)]

Uk = trasmittanza termica della k-ma area omogenea [W/(m2.K)]

bk = proiezione ortogonale al flusso della k-ma area omogenea [m]

Il calcolo f.e.m è effettuato con un software, validato secondo EN ISO 10077-2, che permette:

  1. costruzione del modello geometrico
  2. assegnazione delle proprietà ai materiali (conduttività, riflessività)
  3. assegnazione delle condizioni al contorno (temperatura interna/esterna, resistenza)
  4. meshing – generazione dei nodi
  5. calcolo. Attraverso l’applicazione della legge di conservazione dell’energia (div q = 0) e Fourier (q = − λ grad θ) viene costruito un sistema di equazioni nella variabile temperatura, risolvibile per via iterativa
  6. rappresentazione del campo di temperature
  7. determinazione del flusso termico o, in altri termini, del coefficiente di accoppiamento termico Lf2D [W/(m·K)] o LΨ2D [W/(m·K)] che lega il flusso termico alle condizioni al contorno.

Per la trasmittanza termica complessiva della porta UD vale infine come noto

dove

UD  = trasmittanza termica della porta [W/(m2.K)]

Uk  = trasmittanza termica della  k-ma area [W/(m2.K)]

Ak  = proiezione ortogonale al flusso della k-ma area [m2]

Ψj  = trasmittanza termica lineare del j-mo giunto [W/(m.K)]

Lj = proiezione ortogonale al flusso  del j-mo giunto [m]