CONDENSAZIONE
Il problema della condensazione é importante perché, anche se non appaiono le classiche ”macchie sui muri”, esso e sempre in agguato e può ridurre le caratteristiche coibenti del nostro edificio senza che ci si possa rendere conto; le conseguenze inevitabili sono da un lato il maggior fabbisogno di energia per il riscaldamento e dall’altro i maggiori costi da sostenere per interventi di ripristino per l’eliminazione di muffe o la riparazione di impianti elettrici ed idraulici.
Affronteremo l’argomento scomponendo il problema in due fasi:
1. In cosa consiste il fenomeno della condensazione e le sue conseguenze
2. L’andamento del flusso del vapore all’interno di pareti (metodo di Glaser)
Proviamo, per semplicità, a sintetizzare con un esempio di tipo ”idraulico” il fenomeno della condensazione:
L’altezza dei bordi dei recipienti potrebbe rappresentare la temperatura dell’aria, mentre il liquido contenuto potrebbe essere il vapore presente nella stessa (cioè l’umidità relativa): il recipiente A è riempito per il 50%, ma B, con la stessa quantità, è riempito per il 60% ed in C lo stesso contenuto trabocca. Dunque, abbassando la temperatura (bordo del recipiente) aumenta l’umidità relativa, fino a raggiungere il 100%; quando l’ambiente è saturo di umidità, il vapore condensa e si definisce punto di rugiada il momento in cui, ad una precisa temperatura, l'umidità relativa si trasforma in condensa.
Uno dei parametri più importanti da prendere in considerazione ai fini del mantenimento delle condizioni di benessere degli ambienti confinati e della progettazione degli impianti di climatizzazione è, quindi, l’umidità relativa dell’aria.
Riprendiamo ora il concetto sovraesposto con un linguaggio leggermente più tecnico. L’aria umida è un miscuglio di aria secca e vapor d’acqua e, se consideriamo un volume d’aria, i costituenti del miscuglio si troveranno ad una data pressione parziale. La massima pressione parziale del vapor d’acqua nel miscuglio, per una data temperatura, è detta pressione di saturazione e la curva grafica generata da tale rapporto alle diverse temperature si chiamerà curva di saturazione. Se in una certa quantità di aria umida, nella quale la pressione del vapore sia pari alla pressione di saturazione (aria umida satura), viene immesso dell’altro vapor d’acqua, una parte di esso condensa e si formano alcune gocce di liquido.
L' umidità relativa è data dal rapporto tra la pressione parziale di vapore e la corrispondente pressione di saturazione alla stessa temperatura. La conoscenza dei valori di umidità relativa e necessaria sia per i controlli sulle condizioni di benessere negli ambienti sia per la verifica delle pressioni di vapore all’interno delle pareti e della possibile formazione di condensa.
La condensa pero può formarsi all’interno dei muri ed è la più insidiosa perché nascosta.
Per meglio capire come ciò può accadere, riprendiamo l’esempio gia visto con solo alcune variazioni:
a = ambiente interno
b = primo strato di muro
c = secondo strato di muro
d = ambiente esterno
I coefficienti r1, r2, r3 sono i valori di resistenza al passaggio del vapore cioè le diverse permeabilità degli strati di muratura.
Se tutto funzione, l’umidità dell’ambiente interno viene smaltita dalla ventilazione (V), ma se essa non è sufficiente, aumenta il livello nel recipiente A; una parte di vapore passa attraverso i muri dove incontra una certa resistenza r, fino ad evaporare all’esterno D.
Se il rubinetto r3 fosse chiuso (cioè il rivestimento esterno del muro fosse impermeabile, come la ceramica o gli intonaci plastici) allora è forte il rischio condensa all’interno della muratura.
Per poter effettuare con maggior precisione quest’importante valutazione esistono degli strumenti matematici i quali, conoscendo le diverse caratteristiche tecniche dei materiali adottati, consentono di evidenziare l’eventuale rischio condensa; il più noto di tutti e quello denominato come il metodo di Glaser con cui è possibile determinare la distribuzione della pressione parziale di vapore all'interno della parete.
Infatti il flusso di vapore che attraversa una parete è in Kg/s:
G = p · S · (pvi - pve)
Dove:
p= permeanza unitaria della parete [Kg/m2 s Pa];
S= superficie della parete [m2];
Pvi= pressione parziale del vapore all'interno [Pa];
Pve= pressione parziale del vapore all'esterno [Pa].
L'inverso della permeanza rappresenta la resistenza della parete alla diffusione del vapore. Quindi, nel caso di pareti multistrato, si ha:
Con:
Rvt= resistenza totale della parete alla diffusione del vapore [m2 s Pa/Kg];
Sn= spessore del materiale costituente lo strato n-esimo della parete [m];
pn= permeabilità del materiale costituente lo strato n-esimo della parete [Kg/m·s·Pa].
La resistenza Rv di uno strato di parete può anche essere ottenuta dalla:
Rv = N · µ · s
Dove:
N= costante che rappresenta la resistenza dell'aria [187.52 · 10-12 Kg/s·m·Pa oppure 0,090 g/h mmHg];
µ= resistenza relativa del materiale al passaggio del vapore;
s= spessore dello strato.
Analogamente a quanto accade nel caso della trasmissione del calore, la caduta di pressione parziale di vapore fra le superfici che delimitano gli strati costituenti la parete è:
Dpn = (pvi - pve) . Rvn / Rvt
La pressione di vapore dell'n-esimo strato è:
pvn = pvn-1 - Dpn
Dove:
Rvt = resistenza totale della parete alla diffusione del vapore;
Rvn = resistenza al vapore dello strato n-esimo;
(pvi - pve) = caduta di pressione parziale del vapore fra la superficie interna ed esterna della parete;
Dpn= caduta di pressione parziale di vapore fra le superfici che delimitano lo strato di resistenza Rvn.
Stabilite le condizioni al contorno, conosciute le condizioni climatiche della zona interessata e le caratteristiche dei materiali impiegati, la verifica termoigrometrica consiste in pratica nel tracciamento di un grafico in cui viene riportato l'andamento della pressione parziale di vapore e di quella di saturazione (Metodo di Glaser).
I punti pvi ed pve rappresentano sulla scala delle pressioni i valori della pressione parziale del vapore rispettivamente interna ed esterna. Se la spezzata delle pressioni di vapore non intercetta la curva delle pressioni di saturazione significa che all'interno della parete, per quelle condizioni di progetto, non si ha formazione di condensa.
Esistono materiali isolanti assolutamente permeabili al vapore (molto traspiranti), altri meno; in ogni caso la parete va sempre verificata rispetto al rischio di condensazione. Attenzione perché un muro traspirante non è da solo sufficiente a risolvere e/o prevenire i problemi: infatti esso può al massimo evacuare il 10% del vapore che e necessario rimuovere dalle case; compito questo della ventilazione, non della permeabilità della muratura.
Le muffe invece sono funghi che frequentemente si trovano sulle superfici umide. Esse sono una diretta conseguenza della presenza di umidità e derivano dalle spore vegetali che sononormalmente presenti a milioni nell’aria: se trovano acqua per germogliare, fioriscono sulle pareti umide con danni estetici e, specialmente, danni per la salute.
Per eliminarle è innanzitutto indispensabile rimuoverne le cause (condensazione e umidità) e, prima di riutilizzare il locale, si consiglia di distruggere le eventuali spore residue con una disinfezione dell’ambiente (ad esempio usando ammoniaca diluita sulle superfici precedentemente infestate).
L’umidità può derivare dalla condensazione del vapore ma può anche provenire dalle fondazioni per risalita o nelle cantine poco impermeabilizzate o per infiltrazione dai tetti o da pareti se gli intonaci esterni non sono adeguati (impermeabili ma traspiranti).