La termocamera FLIR ONE Pro contribuisce a rivoluzionare la valutazione delle prestazioni termiche degli edifici

Per molti anni i geometri hanno dovuto fare i conti con i limiti di tempo e di costo legati all'uso del termoflussimetro con sensori a piastra per calcolare il valore della trasmittanza termica di un edificio, una misura della capacità di una parete, un tetto o un pavimento di ostacolare il trasferimento di calore.

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Ora, però, una tecnologia più veloce, più semplice e più economica è pronta a cambiare il modo in cui i geometri quantificano le prestazioni termiche degli edifici vecchi e nuovi, con l'Abbazia di Westminster a Londra tra gli ultimi beni storici che ne hanno beneficiato. Il cuore dell'innovativo sistema Heat3D^® sviluppato in collaborazione con Build Test Solutions (BTS) è una termocamera FLIR ONE Pro.

Per determinare le prestazioni termiche di un edificio (trasmittanza termica, indicata con U) con un termoflussimetro e un datalogger è necessario applicare sensori a piastra delle dimensioni di un sottobicchiere alla superficie interna di una parete e lasciarli in posizione in genere per 3-7 giorni (a seconda della massa termica della struttura). Sono inoltre necessarie delle ulteriori sonde per misurare la temperatura dell'aria interna ed esterna e la temperatura della superficie della parete. Il processo è invasivo, richiede tempo, è costoso e, in definitiva, misura solo il flusso di calore attraverso il punto specifico di fissaggio del sensore. Le pareti sono per loro natura disomogenee e il sensore potrebbe essere posizionato, ad esempio, su un giunto di malta o su un tirante, fornendo di conseguenza dati non rappresentativi.

Un metodo migliore e più rapido
Il sistema Heat3D è stato sviluppato in collaborazione con BTS per risolvere il problema dei tempi e dei costi di esecuzione di un'indagine termica, nonché la necessità di misurare la perdita di calore attraverso l'intera sezione della parete, non solo in punti isolati. È conforme alla norma ISO 9869-2, che tratta la misurazione in situ della resistenza termica e della trasmittanza termica degli elementi costruttivi. La parte 2 riguarda specificamente l'uso della tecnologia a infrarossi.

Sebbene i geometri edili utilizzino da molti anni le termocamere a infrarossi FLIR, principalmente a fini di ispezione, con il sistema Heat3D l’azienda BTS ha individuato un potenziale nuovo caso d'uso per questa tecnologia innovativa. Abbinando una termocamera FLIR ONE Pro ad altro hardware su misura e a un'app mobile proprietaria, è possibile non solo dedurre la temperatura sulla superficie della parete, ma anche il tasso effettivo di trasferimento di calore attraverso la parete.

“Si sta diffondendo rapidamente la notizia del potenziale di questa nuova tecnologia brevettata”, riferisce Luke Smith, amministratore delegato di BTS. “In numerose costruzioni ci si è già avvalsi di questo nuovo vantaggioso metodo, tra cui spicca l'Abbazia di Westminster, monumento architettonico e culturale di grande rilievo”.

La tenuta dell'Abbazia di Westminster comprende una moltitudine di edifici che sono attualmente oggetto di interventi di miglioramento dell'efficienza energetica, per ridurre l'impatto delle emissioni di carbonio e garantire la resilienza per le generazioni future. Il Decanato, ad esempio, classificato come monumento di Grado I, alcune parti del quale risalgono al XIII secolo, si distingueva per il suo elevato consumo energetico. Con le sue spesse pareti in muratura, i rivestimenti in legno e le finestre originali con infissi in metallo, era un buon punto di partenza per una valutazione basata sui dati.

Per comprendere le prestazioni termiche dell'edificio e condurre una valutazione dettagliata, l'Abbazia di Westminster ha incaricato Keegans, società di consulenza multidisciplinare nel settore immobiliare e delle costruzioni, che ha investito nella tecnologia Heat3D di BTS per misurare il valore della trasmittanza termica delle pareti in mattoni dell'edificio principale e dell'estensione con pareti in pietra.

I risultati sono stati sorprendenti. I valori della trasmittanza delle pareti erano molto più bassi [migliori] di quanto ipotizzato. Ad esempio, il valore di trasmittanza previsto per la parete principale (in mattoni pieni intonacati) era di 1,7 W/m2K. Il valore effettivo misurato era solo 0,8 W/m2K, circa il 53% migliore del previsto. Allo stesso modo, il valore previsto per il muro in pietra a vista del XIII secolo dell'ampliamento era di 2 W/m2K, mentre il valore effettivo era di 0,9 W/m2K, con una differenza del 55%.

Oltre le misure
Acquisendo misurazioni più accurate dei valori di trasmittanza termica (e della permeabilità all'aria), i geometri possono fornire ai clienti stime più precise dei costi energetici annuali. Nel caso del Decanato dell'Abbazia di Westminster, il modello calibrato basato su misurazioni effettive ha fornito un valore più preciso del 16% per i costi energetici annuali, pari a una differenza finanziaria in termini di risparmio previsto di oltre 1.000 sterline. Questo solo per un edificio. L'Abbazia di Westminster ora intende applicare test simili a tutti i suoi immobili.

Fondamentalmente, queste informazioni hanno permesso all'Abbazia di Westminster di essere sicura che investire in migliorie come doppi vetri, migliori controlli del riscaldamento e isolamento mirato contro le correnti d'aria sarebbe stata un'opzione conveniente e sufficiente rispetto all'installazione di isolamento interno, che le misure hanno confermato non essere necessario.

“In sostanza, il nuovo metodo di misura ha permesso al team di gestione di migliorare l'efficienza senza compromettere l'integrità storica del Decanato”, spiega Luke Smith. “Senza questi dati sarebbe stato facile raccomandare modifiche costose, invasive e non necessarie. Con i suoi sontuosi rivestimenti interni, cornici e battiscopa e l'esterno in pietra decorato, solo la ristrutturazione della struttura dell'edificio dopo l'installazione dell'isolamento avrebbe potuto costare decine di migliaia di sterline”.

Il sistema Heat3D calcola i valori di trasmittanza termica utilizzando hardware personalizzato e un'app iOS. Un dispositivo mobile come un iPhone o un iPad viene montato su un treppiede con la telecamera portatile FLIR ONE Pro collegata e puntata verso la parete da una distanza di circa 2 m.

Per massimizzare la precisione delle letture della temperatura assoluta del sistema, due bersagli di calibrazione vengono sospesi a un monopiede appoggiato alla parete nel campo visivo della telecamera. Uno è un bersaglio di temperatura del corpo nero (opaco) che incorpora un sensore Bluetooth con una precisione di 0,1 °C. È di dimensioni sufficienti a rappresentare una grande quantità di pixel che la telecamera può rilevare. Il secondo è un bersaglio di temperatura radiativa - un riflettore isotropo - che è rappresentativo della temperatura radiativa che la superficie della parete potrebbe ricevere da altre parti della stanza.

La termocamera FLIR ONE Pro acquisisce un'immagine a infrarossi ogni minuto per un'ora. Utilizzando queste misure, l'app calcola il trasferimento di calore su tutta la superficie interna delle pareti esterne. Crea una mappa 3D del trasferimento di calore che non solo consente di quantificare la perdita di calore, ma anche di identificare ponti termici o difetti, suggerendo le azioni successive da intraprendere.

I vantaggi di questa tecnologia commerciale assolutamente unica sono notevoli rispetto al metodo tradizionale con sensori di flusso termico a piastra: configurazione rapida in 15 minuti; nessuna possibilità di distacco del sensore; misura della perdita di calore su una sezione di parete molto più ampia; risultati disponibili in un'ora; tutti i dati vengono caricati sul cloud online di BTS e archiviati in modo sicuro per la diagnostica e l'analisi dei risultati.

«Con questo metodo economico, rapido e non invasivo di misura del flusso termico e dei valori di trasmittanza degli elementi costruttivi, i geometri possono più che dimezzare il costo delle loro perizie», rivela Luke Smith. «È facile completare un'indagine con una sola visita in loco, mentre il metodo tradizionale del termoflussimetro richiede almeno due visite nell'arco di due settimane. Vale anche la pena sottolineare che il costo del sistema Heat3D è inferiore di circa il 20% rispetto al sistema con sensori a piastra che offriamo».

Tecnologia di misura validata
Il sistema di misura Heat3D è il risultato di anni di ricerca e test sul campo nelle tecniche di termografia a infrarossi quantitative. Un ampio lavoro di validazione che ha coinvolto oltre 500 confronti di misure effetuate con il sistema a Heat3D e i sensori di flusso termico a piastra dimostra che la tecnologia è robusta e garantisce risultati ripetibili. Gran parte della ricerca è stata condotta con partner britannici di chiara fama, come la struttura Energy House dell'Università di Salford e il National Physical Laboratory. Lo sviluppo del sistema è stato effettuato fin dall'inizio sulla base della termocamera FLIR ONE Pro.

»Abbiamo scelto iOS perché era comodo per il nostro progetto grazie all'uso di ARKit, un framework proprietario di Apple che gli sviluppatori utilizzano per creare esperienze di realtà aumentata [AR] sui dispositivi Apple», spiega Luke Smith. »A sua volta, il kit di sviluppo software SDK FLIR Mobile consente agli sviluppatori iOS di creare app che utilizzano le capacità di imaging termico e di rilevamento di FLIR. Questo ci ha spinto a utilizzare la tecnologia FLIR ed è una partnership che siamo molto felici di mantenere».

Il potenziale di questa nuova tecnologia è davvero vasto. Lontano dall'essere appannaggio esclusivo degli immobili storici, il sistema Heat3D è ideale anche per gli immobili di nuova costruzione, per verificare se la casa soddisfa le prestazioni termiche specificate dal costruttore. Il kit di termografia a infrarossi Heat3D e la relativa formazione sono disponibili per l'acquisto presso BTS, che offre anche assistenza post-vendita e calibrazione.

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