Carichi termici in regime invernale ed estivo

ProfArchGianfranco Cellai

GeneralitagraveGeneralitagraveMantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoaria

Lrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

Tipologia dei carichi termiciI carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Schema funzionale

Il dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

Condizioni di progettoAllrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 27 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

GeneralitagraveGeneralitagraveMantenere condizioni ambiente interne confortevoli significa controllare i carichi termici perturbatori generati nellrsquoedificio o trasmessi attraverso le strutture

I carichi termici che si manifestano con variazioni di temperatura positive o negative vengono definiti sensibilisensibili

Sono definiti latentilatenti quelli corrispondenti alla potenza termica scambiata nei processi di deumidificazioneumidificazione dellrsquoaria

Lrsquoaria esterna di ventilazioneinfiltrazione immessa direttamente in ambiente rappresenta per i locali un carico sensibile e latente

Tipologia dei carichi termiciI carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Schema funzionale

Il dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

Condizioni di progettoAllrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 27 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Tipologia dei carichi termiciI carichi termici sensibili sono di due tipibull in ingressointerni allrsquoedificio per convenzione assunti positivipositivi (regime estivo) bull in uscita dallrsquoedificio per convenzione assunti negativinegativi (regime invernale)I carichi interni provocano sempre un aumento della temperaturaAl fine di mantenere le condizioni igrometriche desiderate occorre anche deumidificareumidificare lrsquoaria di ventilazione (carico latente) Negli impianti cdz questo egrave fatto centralmenteIn sintesi occorre fornire o sottrarre una certa quantitagrave di energia e vapor drsquoacqua

Schema funzionale

Il dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

Condizioni di progettoAllrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 27 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Schema funzionale

Il dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

Condizioni di progettoAllrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 27 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Il dimensionamento degli impianti

La somma dei carichi termici relativi a ciascun ambiente da climatizzare sono la base per il dimensionamento degli impianti di climatizzazioneA livello di centraleA livello di centrale ed a seconda del tipo di impianto si dimensionanobull generatore di calore gruppo frigorigeno batterie di scambio termico elettroventilatori elettropompe A livello localeA livello locale si dimensionano i terminali drsquoimpianto bull radiatori ventilconvettori pannelli radianti bocchette anemostati

Condizioni di progettoAllrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 27 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Condizioni di progettoAllrsquointerno degli ambienti tipicamente si assume in regime invernalebull una temperatura dellrsquoaria interna θa pari a 20 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60In regime estivobull una temperatura dellrsquoaria θa pari a 27 degCbull una umiditagrave relativa compresa tra il 40-60

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Le condizioni di progetto esterne Le condizioni esterne di progetto sono determinate in funzione della localitagrave climatica ad esempio la temperatura esterna θe puograve essere pari a 0degC e 35 degC rispettivamente in inverno ed estate I valori di progetto in inverno sono definiti dal DPR ndeg105277 i valori estivi sono reperibili nella UNI 10339UNI 10339

La UNI 10339UNI 10339 fornisce i valori dei ricambi drsquoaria necessari per assicurare condizioni igieniche accettabili

La norma UNI 10349UNI 10349 riporta le condizioni climatiche compreso i valori di irraggiamento solare per i capoluoghi di Provincia

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

UNI 10339

temperature di progetto estive

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Dati climatici UNI 10349

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

UNI 10349

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Azioni degli impiantiIl controllo delle condizioni termoigrometriche interne al fine del benessere degli individui si esercita mediante lrsquoazione degli impianti di climatizzazione con

bull uno scambio di calore (azione termica)bull la fornitura di aria esterna (azione di ventilazione)bull uno scambio di vapore (azione igrometrica)Gli impianti di condizionamento dellrsquoaria attuano tutte le azioni suddette Senza il controllo dello scambio di vapore (umidificazione o deumidificazione) e dellrsquoaria di ventilazione si egrave in presenza di impianti di solo riscaldamentoriscaldamento o raffrescamentoraffrescamento

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Azioni in regime invernalebull Fornire calore in quantitagrave pari a quello disperso

per trasmissione per differenza di temperatura (eventualmente diminuito per tener conto degli apporti gratuiti interni ed esterni)

bull Riscaldare ed umidificare lrsquoaria esterna di rinnovo

NB in genere si trascurano i guadagni interni positivi

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Azioni in regime estivobull Asportare il calore entrato dallrsquoesterno per

differenze di temperatura e irraggiamentobull Asportare il calore emanato dalle persone e altre

fonti internebull Asportare il vapore acqueo emanato dalle personebull Raffreddare e deumidificare lrsquoaria esterna di

ventilazione

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Convenzione dei segni

--- asporto calore allrsquoaria ambiente

+ fornisco calore allrsquoaria ambiente

inverno

estate

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Bilancio termico in un ambientePer il principio di conservazione dellrsquoenergia il bilancio termico dellrsquoaria racchiusa in un ambiente ad un dato istante egrave espresso dalla seguente equazione (segni in valore assoluto)

QC + QV + QG + QP = 0QC = potenza termica scambiata per convezione con le paretiQV= potenza termica dovuta alle portate drsquoaria di ventilazione ed infiltrazioneQG = apporti interni gratuitiQP = potenza fornita dal terminale drsquoimpianto

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Scambio termico in regime invernale

- QC - QV + QG + QP = 0 generalmente QG si trascura

In regime stazionario la componente convettiva QC puograve essere determinata ricorrendo al principio di sovrapposizione degli effetti

QC = Qt + QsQt = potenza termica scambiata per trasmissioneQs = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare

Generalmente Qs si trascura

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Lrsquoequazione del bilancio termico diviene

- Qt - QV + QP = 0

QV egrave un carico termico per il terminale solo se lrsquoaria di ventilazione egrave immessa direttamente in ambiente se lrsquoaria egrave trattata centralmente il carico termico corrispondente grava sulle batterie dellrsquounitagrave di trattamento aria e quindi si ha

- Qt + QP = 0 Qt egrave dato da

Qt = Σ i =1n [Ui Si (θa ndash θe)]i + Σ i =1p [k L (θa ndash θe)]i (W)

U = Trasmittanza termica del componenteS = superficie del componentek = trasmittanza lineare del ponte termicoL = dimensione caratteristica del ponte termico

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Ricambi drsquoariaNel caso di ventilazione naturale

- per gli edifici residenziali si assume convenzionalmente un numero di ricambi drsquoaria pari a 03-05 volh

- per tutti gli altri edifici si assumono i valori di ricambio drsquoaria riportati nella norma UNI 10339 I valori degli indici diaffollamento sono assunti pari al 60 di quelli riportati allrsquoappendice A di detta norma

Per gli edifici dotati di sistemi di ventilazione meccanica il ricambio drsquoaria egrave fissato pari a

dove Vf egrave la portata drsquoaria di progetto del sistema per ventilazione meccanica ηv egrave il fattore di efficienza dellrsquoeventuale recuperatore di calore dellrsquoaria (pari a 0 se assente)Lrsquoobbligo del recupero egrave stabilito per legge

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

UNI 10339

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Ventilazione naturale e infiltrazioni drsquoaria

si possono determinare mediante il seguente prospetto (fonte UNI 10344) m3(h x m3) = h-1

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Il numero dei volumi daria ricambiati in 1 h (valore medio nelle 24 ore) si puograve calcolare come segue

Dove 015 egrave il ricambio daria minimo in assenza di persone

ϕ egrave la portata daria esterna in metri cubi per ora per persona richiesta nel periodo di occupazione dei locali

toc egrave il periodo di occupazione giornaliero dei locali espresso in ore

Ap egrave lrsquoarea utile del pavimento

ia lrsquoindice di affollamento dei locali espresso in numero di persone per 100 m2 di superficie calpestabile

Va egrave il volume dellrsquoaria nello spazio riscaldato ed egrave calcolato facendo riferimento alle dimensioni interne delle strutture edilizie

I dati di portata daria esterna in metri cubi allrsquoora per persona e dellindice di affollamento dei locali si desumono dalla UNI 10339

VAittn paococ

sdotsdotsdotsdot

+sdotminus=240024

)24(150ϕ

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Carico termico per ventilazioneUna volta sommati i contributi per ventilazione ed infiltrazione si ottiene la portata drsquoaria qv e quindi il carico termico Qv dovuto alla ventilazione egrave dato dalla relazione

Qv = qv ρ cp (θa ndash θe) (W)qv = portata drsquoaria in m3sρa = densitagrave dellrsquoaria (circa 12 kgm3)ca = calore specifico dellrsquoaria (029 Jkg degC)Oppure Qv = 034 n V (θa ndash θe) (W)

n = ndeg ricambi orari (h ndash1)

V = volume dellrsquoambiente (m3)

ρa cp = 034 (Whm3 degC)

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Carichi termici estiviDiventa fondamentale sia il carico termico dovuto alla ventilazione QV talora anche quello degli apporti interni QG

ma soprattutto quello dovuto allrsquoirraggiamento solare QS

QS = QSE + QSI (W)

QS = potenza termica attribuita allrsquoirraggiamento solare QSE apporti della radiazione solare attraverso componenti opachi QSI apporti attraverso componenti trasparenti

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Apporti solari attraverso componenti opachiApporti solari attraverso componenti opachi

QSE = U middot S middot [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

DTE = [(tem-ti) + γ middot (te ndash tem)]

γ lt 1 inerzia termica della costruzione

Per tenere conto della trasmissione di calore attraverso i componenti opachi e quindi dellrsquoeffetto di accumulo e ritardo delle murature (inerzia) si introduce il concetto della differenza di temperatura equivalente DTE (degC) Si ha pertanto per le pareti i-esime

QSE = Σi (Ui x Si x DTE)

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

DTE

La DTE si trova tabulata in funzione della massa superficiale della parete (kgmsup2) della latitudine 40N per una temperatura esterna di 34 degC una escursione termica di 11 degC ed una temperatura interna di 26 degC

Per valori diversi dai suddetti si apportano delle correzioni

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Apporti solari attraverso componenti trasparentiApporti solari attraverso componenti trasparenti

Lrsquoenergia solare che attraversa le finestre egrave funzione della natura del vetro di eventuali schermi e dellrsquoeffetto di ombre portate quando lrsquoenergia solare ha attraversato il vetro viene in parte assorbita dalle pareti ed in parte riflessa non diviene pertanto un carico termico immediato ma dipende dallrsquoeffetto di accumulo nelle strutture e quindi dalla loro massa superficiale

Per tenere conto dellrsquoeffetto di accumulo si introduce un fattore di accumulo fa tale che QSI diviene

QSI = Σi (Qsmax middot fa)i (W)Qmax = Imax middot Sf middot ff middot fs middot g

Dove Imax si determina dalla UNI 10349 Sf egrave la sup della finestra

Ff egrave funzione del telaio (1 per legno 117 per metallo)

Fs egrave il fattore di ombreggiatura e g egrave il fattore solare del vetro fornito dal costruttore (vetro chiaro 076 singolo - 067 doppio)

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Fattore di accumulo

M

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Contributo di apporti gratuiti

Gli apporti gratuiti QG possono ridurre anche significativamente i carichi termici dispersi essi possono essere riferiti abull apporti da fonti interne (illuminazione persone elettrodomestici ecc) QI

bull recupero di calore ad esempio sullrsquoaria di ventilazione espulsa allrsquoesterno QR

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Carichi endogeni Qi

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Il carico termico massimo contemporaneoIl carico termico massimo contemporaneo

I carichi termici dellrsquoirraggiamento solare della ventilazione e dei carichi interni sono tra loro indipendenti e possono raggiungere valori massimi in tempi tra loro differenti

Per il dimensionamento dei gruppi frigoriferi nasce allora il problema di determinare la punta massima raggiunta dalla combinazione contemporanea dei vari carichi che rappresenta la massima potenzialitagrave frigorigena che dovragrave erogare la macchina

Tuttavia egrave noto che il carico massimo complessivo dei vari locali si verifica in genere in coincidenza col massimo valore della radiazione solare e pertanto per ogni esposizione egrave determinata lrsquoora cui riferire il calcolo dei carichi massimi istantanei tenuto conto delle superfici finestrate e dei valori della DTE

Analogamente anche elevati affollamenti nei mesi estivi in determinate ore porta al conteggio nel mese piugrave caldo in quanto il trattamento dellrsquoaria esterna incide notevolmente sul carico complessivo

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Massimo carico Massimo carico contemporaneocontemporaneo

trasmissione

ventilazione

irraggiamentoirraggiamento

Esposizione prevalente a

sud

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache

Considerazioni finaliLa conoscenza della massima irradiazione su superfici verticali e orizzontali non egrave esaustiva al fine della determinazione del massimo carico istantaneo

Ad esempio per lrsquoesposizione a sud lrsquoirradiazione massima alle nostre latitudini si ha al mezzogiorno mentre dallrsquoesame della tabella dei fattori di accumulo si rileva che questi raggiungono valori massimi nelle ore immediatamente successive (verso le ore 1500) cosigrave come i valori della DTE per le rientrate di calore attraverso i muri e la copertura

La percentuale di superfici vetrate a sud e la massa superficiale delle pareti e della copertura possono pertanto influenzare la determinazione del massimo carico contemporaneo Analogamente si dovragrave procedere allrsquoesame delle altre esposizioni

Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

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Il ruolo del progettistaPer quanto precede si vede come il progettoprogetto influenzi i carichi termici e conseguentemente il dimensionamento delle macchine e dei consumi energetici nei seguenti modi

bull percentuale delle superfici vetrate e loro orientamento

bull presenza o meno di schermi alla radiazione solare

bull fattore di trasmissione solare del vetro

bull massa superficiale delle pareti opache