La determinazione delle prestazioni termiche di un edificio (valore U) con una piastra di flusso di calore e un registratore di dati richiede l'adesione di sensori di dimensioni inferiori alla superficie interna di una parete e la loro permanenza in genere per 3-7 giorni (a seconda della massa termica della struttura). Le sonde sono inoltre necessarie per misurare le temperature interne ed esterne della superficie dell'aria e delle pareti. Il processo è dirompente, dispendioso in termini di tempo, costoso e, in ultima analisi, misura solo il flusso di calore attraverso lo specifico punto di attacco del sensore. Le pareti sono disomogenee per natura e il sensore può essere posizionato su un giunto di malta o una fascetta, per esempio, fornendo successivamente dati non rappresentativi.

Un modo più rapido e accurato per misurare i valori U con la tecnologia a infrarossi

Heat3D è stato co-sviluppato da BTS per affrontare i tempi e i costi dell'esecuzione di un'ispezione, nonché la necessità di misurare la perdita di calore attraverso l'intera sezione della parete, non i punti isolati. Segue la norma ISO 9869-2, che copre la misurazione in situ della resistenza termica e della trasmittanza termica degli elementi da costruzione. La Parte 2 si riferisce specificamente all’uso della tecnologia a infrarossi.

Sebbene i valutatori edili abbiano sfruttato le termocamere Flir per molti anni, principalmente a scopo di ispezione, Heat3D BTS ha individuato un potenziale nuovo caso d'uso per questa tecnologia innovativa. Abbinando un Flir One® Pro con altri hardware personalizzati e un’app mobile proprietaria, sarebbe possibile non solo dedurre la temperatura attraverso la superficie della parete, ma anche il tasso effettivo di trasferimento di calore attraverso la parete. 

“Word si sta diffondendo rapidamente sul potenziale di questa nuova tecnologia brevettata”, afferma Luke Smith, Managing Director di BTS. “Molte proprietà e proprietà hanno già tratto vantaggio, con l’abbazia architettonica e culturale di Westminster tra le più importanti.” 

L'abbazia di Westminster mette alla prova Heat3D per migliorare l'efficienza energetica

La tenuta dell'abbazia di Westminster comprende una gamma diversificata di edifici che sono attualmente in fase di miglioramento dell'efficienza energetica per ridurre l'impatto delle emissioni di carbonio e garantire la resilienza per le generazioni future. Il Grado I ha elencato Deanery, ad esempio, parti del quale risalgono al XIII secolo, e si è distinto per il suo elevato consumo energetico. Con le sue spesse pareti in muratura, i pannelli in legno e le finestre originali con struttura metallica, è stato un buon punto di partenza per una valutazione basata sui dati.  

Per comprendere le prestazioni termiche dell’edificio e condurre una valutazione dettagliata, Westminster Abbey ha nominato Keegans, consulente multidisciplinare per la costruzione e la proprietà, che ha investito nella tecnologia Heat3D di BTS per misurare il valore U delle pareti in mattoni dell’edificio principale, nonché l’estensione con pareti in pietra. 

I risultati sono stati sorprendenti. I valori U della parete erano molto più bassi [migliori] di quanto ipotizzato. Per esempio, il valore U previsto per la parete principale (m2K in mattoni solidi rendering) era 1,7 W/m2K. Il valore misurato effettivo era di soli 0,8 W/m2K, circa il 53% migliore del previsto. Allo stesso modo, il valore previsto per la parete in pietra del XIII secolo con facciata liscia dell'estensione era di 2 W/m2K, mentre il valore effettivo era di 0,9 W/m2K, una differenza del 55%. 

Dati accurati sul valore U per decisioni più intelligenti in materia di retrofit e conservazione

Acquisendo misurazioni più accurate dei valori U (e della permeabilità all'aria), i valutatori possono fornire ai clienti stime più precise dei costi energetici annuali. Nel caso del Deanery all'abbazia di Westminster, il modello calibrato basato sulle misurazioni effettive ha fornito un valore del 16% più preciso per i costi energetici annuali, pari a una differenza finanziaria nei risparmi previsti di oltre £1.000. Questo è solo per un edificio. Westminster Abbey ora prevede di applicare test simili in tutta la sua proprietà. 

In particolare, l'analisi ha permesso a Westminster Abbey di essere certi che investire in aggiornamenti come vetratura secondaria, controlli di riscaldamento migliori e una tenuta di corrente mirata si sarebbe rivelata un'opzione economica ma sufficiente rispetto all'installazione dell'isolamento interno, che le misurazioni confermate non erano necessarie. 

"In sostanza, ha permesso al team dirigenziale di migliorare l'efficienza senza compromettere l'integrità storica del Deanery", spiega Luke Smith. "Senza questi dati sarebbe stato facile consigliare modifiche costose, dirompenti e non necessarie. Con i suoi sontuosi pannelli interni, cornices e battiscopa e l'esterno in pietra decorativa, avrebbe potuto costare decine di migliaia di sterline solo per ristrutturare il tessuto dell'edificio dopo l'installazione dell'isolamento". 

Come Heat3D misura i valori U utilizzando Flir One® Pro

Heat3D calcola i valori U utilizzando hardware su misura e un’app iOS. Un dispositivo mobile come un iPhone o un iPad è montato su un treppiede con la telecamera portatile Flir One® Pro collegata e rivolta verso la parete da una distanza di circa 2 m.

Per massimizzare la precisione delle letture di temperatura assoluta del sistema, due target di calibrazione sono sospesi da un monopode appoggiato contro la parete all'interno dello scatto della termocamera. Uno è un target di temperatura corporea nero (opaco) che incorpora un sensore Bluetooth accurato a 0,1 °C. È sufficientemente grande da rappresentare una grande quantità di pixel che la termocamera può rilevare. Il secondo è un target di temperatura radiante - un riflettore isotropico - che è rappresentativo della temperatura radiante che la superficie della parete potrebbe ricevere da altre parti della stanza.

Flir One® Pro acquisisce un'immagine a infrarossi ogni minuto per un'ora. Utilizzando queste misurazioni, l’app calcola il trasferimento di calore attraverso l’intera superficie interna delle pareti esterne. Crea una mappa di trasferimento del calore 3D che non solo consente la quantificazione della perdita di calore, ma anche l’identificazione di ponti termici o difetti, richiedendo azioni successive.

I vantaggi di questa tecnologia commerciale completamente unica sono estesi rispetto al metodo a piastra a flusso di calore in carica: configurazione rapida entro 15 minuti; nessun potenziale di distacco del sensore; misurazione della perdita di calore su una sezione di parete molto più ampia; risultati disponibili in un’ora; e tutti i dati caricati sul cloud online di BTS e archiviati in modo sicuro per la diagnostica e l’analisi dei dati.

"Con questo metodo a basso costo, rapido e non invasivo per misurare il flusso di calore e i valori U degli elementi da costruzione, i valutatori possono più che dimezzare il costo dei loro sondaggi", rivela Luke Smith. “È facile completare un sondaggio in una visita in loco, mentre il metodo del flusso di calore richiede almeno due visite nell’arco di due settimane. Vale anche la pena sottolineare che il prezzo di Heat3D è circa il 20% inferiore rispetto al sistema di piastre a flusso di calore che offriamo.”

Convalidato e collaudato: la scienza alla base della misurazione del valore U dell’infrarosso di Heat3D

Heat3D è il prodotto di anni di ricerca e test nel mondo reale sulle tecniche termografiche quantitative. Un ampio lavoro di convalida che coinvolge oltre 500 confronti di misurazione tra Heat3D e il metodo a piastra del flusso di calore dimostra che la tecnologia è robusta e ripetibile. Gran parte della ricerca è stata condotta con partner rinomati del Regno Unito, come la struttura Energy House della Salford University e il National Physical Laboratory. Lo sviluppo è avvenuto fin dall’inizio, sulla base di Flir One® Pro.

“Abbiamo scelto iOS perché ha favorito il nostro progetto con l’uso dell’ARKit di Apple [realtà aumentata],” spiega Luke Smith. "A sua volta, Flir Mobile SDK consente agli sviluppatori iOS di creare app che utilizzano le funzionalità di imaging termico e rilevamento di Flir. Questo ci ha spinto a utilizzare la tecnologia Flir ed è una partnership che siamo molto lieti di mantenere".

Il potenziale di questa nuova tecnologia è davvero vasto. Lontana dalla conservazione delle proprietà tradizionali, Heat3D è ideale anche per le proprietà di nuovi edifici, per verificare se la casa soddisfa le prestazioni termiche specificate dal costruttore. Il kit termografico a infrarossi Heat3D e la relativa formazione sono disponibili per l'acquisto da BTS, che offre anche assistenza post-vendita e calibrazione.