Le misurazioni termiche su coperture inclinate rappresentano un pilastro fondamentale per la valutazione accurata delle prestazioni energetiche degli edifici, specialmente in contesti dove l’inclinazione supera i 15°, condizioni che alterano profondamente la radiazione solare, la distribuzione termica e la risposta dei sensori. A differenza delle superfici orizzontali, le inclinazioni creano dinamiche complesse di ombreggiamento, riflessione e accumulo termico che, se non adeguatamente gestite, compromettono la validità delle misure. Il Tier 1 introduce i principi fisici della radiazione infrarossa e la calibrazione dei sensori in contesti locali; il Tier 2, da qui questo approfondimento, espande questa base con una metodologia operativa precisa, passo dopo passo, per garantire dati rappresentativi e azionabili, evitando errori sistematici e massimizzando l’efficienza energetica.
**1. Fondamenti fisici e sfide delle coperture inclinate**
La misura termica tramite sensori IR su superfici inclinate richiede una comprensione avanzata della radiazione termica: l’angolo di inclinazione modifica l’angolo di incidenza della radiazione solare diretta, influenzando l’assorbimento e l’emissività misurata. A inclinazioni superiori al 15°, la variazione stagionale dell’angolo solare determina cicli di ombreggiamento dinamico tra edifici adiacenti, alberi e strutture, che generano gradienti termici localizzati difficili da catturare con sensori fissi. Inoltre, materiali come tegole ceramiche (riflettanza termica λr ≈ 0.25–0.45), lamiera zincata (λr ≈ 0.65–0.85) o fibre di vetro (λr ≈ 0.10–0.20) alterano la risposta termica, richiedendo una correzione specifica nella calibrazione. La riflessione diffusa e l’irraggiamento diretto variabile rendono imperativo un posizionamento strategico per evitare sottostima o sovrastima della temperatura superficiale.
**2. Analisi contestuale delle coperture italiane inclinate**
In Italia, circa il 38% degli edifici residenziali e il 29% delle strutture industriali presenta coperture inclinate, prevalentemente in tegole tradizionali o lamiera, spesso in zone urbane con forte compattamento edilizio o in contesti collinari (es. Toscana, Umbria, Abruzzo), dove ombreggiamenti stagionali da alberi, vicoli stretti e edifici confinanti influenzano la radiazione. Il materiale domina: tegole tradizionali (λr 0.3–0.4) mostrano elevata variabilità termica, mentre le lamiera metalliche (λr 0.7–0.8) riflettono più radiazione, riducendo il calore assorbito ma aumentando la complessità di misura. La presenza di giunti, crepe e infiltrazioni termiche localizzate genera microclimi superficiali che i sensori devono cogliere con campionamento spaziale adeguato.
**3. Metodologia operativa per posizionamento preciso dei sensori**
La metodologia Tier 2 propone una sequenza rigida, fondata su analisi isotermiche locali e simulazioni microclimatiche:
Fase 1: Analisi isotermica con dronistica termica
Utilizzare droni equipaggiati con camere termiche FLIR® E86 (risoluzione 640×480, sensibilità < 50 mK) per mappare la copertura a diverse altitudini e angolazioni. I dati raccolti permettono di identificare zone calde, ombre persistenti e gradienti di temperatura con precisione sub-metrica.
Fase 2: Posizionamento obliquo rispetto alla pendenza
I sensori devono essere installati con un angolo di inclinazione pari a 15°+ rispetto alla normale alla copertura, orientati in modo che il campo visivo del sensore catturi la massima area esposta, evitando ombreggiamenti parziali. Questo angolo obliquo riduce il sottostima termico causato da auto-ombreggiamento.
Fase 3: Distanziamento minimo di 1,5 m tra sensori
Per garantire un campionamento statistico valido, i dispositivi devono essere posizionati ad almeno 1,5 m l’uno dall’altro, coprendo un’area rappresentativa senza sovrapposizioni termiche. In coperture strette, si alternano misure a diverse esposizioni (nord, sud, est, ovest) per bilanciare l’irraggiamento solare.
Fase 4: Scelta tecnologica calibrata
Preferire sensori termocoppie a contatto (resistenza < 0.5 Ω) o termocoppie IR non invasive con ottica a lungo raggio, con compensazione automatica della riflettanza superficiale. Sensori con guscio in alluminio anodizzato termoresistente (> 120°C) garantiscono durabilità in climi mediterranei.
Fase 5: Fissaggio rigido e schermatura ambientale
Fissare i sensori direttamente su strutture portanti in acciaio zincato con colla termoindurente ad alta resistenza termica, evitando ponti termici. Proteggere con guscio in materiale composito (es. poliammide rinforzata) e guaina isolante esterna (λ isolante 0.03–0.05 W/m·K) per ridurre il trasferimento parassitario.
*Tabella 1: Confronto tra tipologie di copertura e riflettanza termica*
| Tipo di copertura | Materiale | Riflettanza termica (λr) | Temperatura superficiale stimata (+5°C vs. sorgente) | Note operative |
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| Tegole ceramiche | Tradizionale | 0.30–0.40 | +5.2°C | Richiedono compensazione emissiva |
| Lamiera zincata | Metallo rivestito | 0.65–0.85 | +1.8°C | Riflessione dominante |
| Fibra di vetro | Composito leggero | 0.10–0.20 | +0.5°C | Basso assorbimento termico |
*Tabella 2: Derating termico per esposizioni solari in coperture inclinate italiane*
| Esposizione | Irraggiamento solare (MJ/m²/giorno) | Fattore derating (–1.0 a –0.3) | Temperatura superficiale corretta (°C) | Note |
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| Nord (inverno) | 2.1 | –0.3 | +0.63 | Ombreggiamento prolungato |
| Sud (estivo) | 6.8 | –0.1 | +0.68 | Riflessione diffusa elevata |
| Orientata est | 4.5 | –0.2 | +0.71 | Irraggiamento obliquo |
*Tabella 3: Profilo di campionamento ottimale per 3 sensori su copertura 20×10 m*
| Fase | Distanza minima sensori | Orientamento | Intervallo spaziale | Numero sensori |
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| Fase 1 (analisi) | 1,5 m | Isotropica | 2×2 m² | 4 |
| Fase 2 (installazione)| – | Obliquo 15°+ | 2×4 m² | 2 |
| Fase 3 (validazione) | 1,5 m | Orientato al vento dominante | 2×4 m² | 3 |
**4. Procedura operativa dettagliata per installazione su copertura**
- Mappatura preliminare con dronistica termica:
Utilizzare un drone FLIR E86 con camera termica a risoluzione 640×480 e sensibilità 50 mK. Volare a 4 m di altezza con angolo di ripresa 45° per ridurre distorsioni geometriche. Acquisire immagini termiche a diverse ore del giorno (mattina, mezzogiorno, sera) per catturare cicli termici. - Installazione a due livelli:
– Sensore principale: posizionato a 30 cm dal bordo della copertura, orientato perpendicolarmente al piano inclinato, con cavo di alimentazione schermato e connessione a terra isolata.
– Sensore ausiliario: collocato a 1,2 m di altezza, orientato parallelo alla direzione del vento dominante (es. da ovest a est), per misurare flussi convettivi locali. - Orientamento e protezione:
I sensori sono fissati con staffa in alluminio anodizzato resistente ai raggi UV e umidità, con guaina isolante esterna (λ = 0.04 W/m·K) per prevenire trasferimenti termici parassiti. Protezione anti-vento mediante grigliatura perforata a rete fine 0.8 mm. - Cablaggio e interfaccia elettrica:
Percorsi separati, schermati e interrati dove possibile; connessioni saldate con protezione contro corrosione. Uso di convertitori isolati per ridurre interferenze elettromagnetiche locali. - Calibrazione in campo:
Confronto tra letture sensore e termometro a infrarossi portatile (precisione ±1°C) su 5 punti strategici. Regolazione software di compensazione emissività in base al tipo di materiale.
*Figura 1: Schema di posizionamento a due livelli con orientamento obliquo*
*(Rappresentazione schematica: sensore principale (A) a 30 cm bordo, orientato perpendicolarmente; sensore ausiliario (B) a 1,2 m, parallelo al vento dominante; connessione schermata e isolata)*
*Fonte: adattato da linee guida UNI EN 17025 per misure termiche industriali*
**5. Errori comuni e soluzioni pratiche**
- Errore frequente: installazione in zone ombrose o a contatto con condutture calde
- Errore frequente: mancata protezione contro l’irraggiamento solare diretto
- Errore
*Causa:* ombreggiamenti intermittenti riducono la radiazione misurata, mentre conduttività parassita altera la temperatura.
*Soluzione:* utilizzo di mappe termiche dettagliate per identificare zone calde; evitare installazioni entro 50 cm da tubazioni o cavi elettrici.
*Causa:* sensore esposto a riflessi da pareti o pavimenti riscaldati, causando picchi artificiali.
*Soluzione:* installazione con angolo obliquo e schermatura direzionale; uso di sensori con filtro interno per radiazione riflessa.