The thermophysical characterization of technical elements in the historic architecture: experiences in Palermo

The improvement of energy and environmental performances in historic buildings has to be achieved respecting their aesthetic, material and construction features. This requires an in-depth knowledge of the thermophysical properties of their materials and technical elements. Nonetheless, several difficulties are related to the availability of few data and to the inhomogeneities typical of historic constructions. This paper focuses on the evaluation of thermal transmittance of historic stone walls in Palermo. As the scientific literature shows, the discrepancy between U-value calculations and measurements can be relevant and the first generally overcome the latter. Therefore, the objectives and methods of a plan of in situ measurements of thermal conductance are presented. It is being carried out on the stone walls of a monumental complex in Palermo. The U-values derived from these measurements are compared to those calculated according to the international standard ISO 6946:2007, for which different thermal conductivity values can be used for stones and mortars. The preliminary findings of this research concern walls made from one of the calcarenites used in the building. Depending on the conductivity value used for stone, they show an overestimation of the measured wall transmittances or a good agreement with them. Notably, the second is reached by U-value calculations referring to the thermal conductivity 0,63 W/(mK), provided for “tufo” (volumetric mass density ρ=1500 kg/m3) by the Italian standard UNI 10351:1994. However, the range of physical properties of calcarenites and the variety of construction features of stone walls in the analysed building highlight the need of further investigation.

Per contemperare il miglioramento delle prestazioni energetiche e ambientali dell'architettura storica con l'esigenza della sua conservazione, è necessario analizzare le caratteristiche termofisiche dei materiali e degli elementi tecnici che la connotano. Tuttavia la disponibilità di pochi dati in merito si somma alle disomogeneità tipiche della costruzione storica e alle difficoltà di analisi ad esse connesse. In particolare, per la trasmittanza termica delle murature storiche, la letteratura scientifica evidenzia scostamenti anche notevoli tra i valori desunti da misure in situ e quelli calcolati, in genere superiori ai primi. Il contributo espone gli obiettivi e la metodologia di un programma di misure in situ di conduttanza termica di murature storiche, svolta presso un complesso monumentale palermitano (ex convento di Sant'Anna alla Misericordia) caratterizzato dalla presenza di molteplici apparecchi murari di epoca differente e dall'impiego di calcareniti di varia provenienza. I valori di trasmittanza termica desunti da tali misure sono confrontati con quelli di calcolo, basati sul metodo descritto nella norma tecnica internazionale ISO 6946:2007 e sull'impiego di più valori di conduttività termica sia per i materiali lapidei naturali sia per le malte. I risultati preliminari di questa ricerca riguardano murature costruite con uno dei tipi di calcarenite presenti nell'edificio. Essi mostrano che, a seconda del valore di conduttività scelto, i risultati del calcolo della trasmittanza termica sovrastimano in modo anche sensibile i valori di misura o sono ad essi sovrapponibili. Quest'ultimo caso, in particolare, si verifica quando si assume, per la calcarenite, la conduttività termica di 0,63 W/(mK) che la norma UNI 10351:1994 attribuisce al "tufo" di massa volumica ρ=1500 kg/m3. La variabilità delle proprietà fisiche delle calcareniti in base alla loro provenienza, insieme alle caratteristiche costruttive delle murature presenti nell'edificio analizzato, evidenziano comunque la necessità di ulteriori approfondimenti.