Diapositiva 1 - Idroterm€¦ · 2) Il pericolo maggiore è che l’utente finale tradurrà consumo...
Transcript of Diapositiva 1 - Idroterm€¦ · 2) Il pericolo maggiore è che l’utente finale tradurrà consumo...
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2018
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Il ruolo della Ventilazione Meccanica
Controllata nella climatizzazione degli
edifici NZEB
2018
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In anni recenti si è assistito ad una crescita di interesse per la problematica della qualità dell'aria indoor IAQ (Indoor Air Quality)
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1. Maggiore consapevolezza degli effetti degli inquinanti indoor sulla salute, sul benessere e sulla produttività delle persone
2. Richiesta di sempre più elevati livelli di prestazione dei sistemi impiantistici
3. Aggravamento condizioni inquinamento indoor
3 MOTIVI
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Inquinanti esterni
Gli inquinanti si dividono in funzione della loro provenienza
Inquinanti interni
• Ossidi di azoto, zolfo e carbonio • Ozono • Composti organici volatili • Particolato • Pollini • Microorganismi (muffe, batteri,
funghi)
• Ossidi di azoto e di zolfo • Monossido di carbonio • Ozono • Composto organici volatili • Particolato • Radon
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• Controllo delle sorgenti di inquinamento
• Diluizione degli inquinanti
• Rimozione degli inquinanti
Come ottenere la qualità dell’aria
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Soggiorno
letto Passaggio Cucina
Bagno
Zona di immissione Zona di estrazione
Zona di attraversa-
mento
Sistemi mandata/ritorno
Espulsione Aria esterna
Ventilazione meccanica controllata
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Ventilazione Meccanica Controllata
Gli impianti di VMC apportano numerosi vantaggi sia in ambito costruttivo che di benessere interno degli occupanti
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Ventilazione Meccanica
Controllata La Ventilazione Meccanica Controllata (VMC) è una tecnologia che si è sviluppata in modo massivo da quando si è cominciato a progettare edifici con minor consumi energetici: - involucro a tenuta all’aria - coibentazione termica di qualità - serramenti con doppi e tripli vetri - ponti termici minimi
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Ventilazione Meccanica
Controllata
Questi interventi abbassano notevolmente i fabbisogni energetici, peggiorando però la salubrità dell’ambiente perché l’edificio “non respira”
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Flussi
dell’aria
L'aria viziata viene prelevata
dagli ambienti più inquinati come bagni e cucine, per assorbire e
smaltire all’esterno odori, vapori, umidità.
L'aria pulita di rinnovo viene
introdotta attraverso diffusori d’aria nei locali di
soggiorno o camere da letto.
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Ventilazione Meccanica Controllata
Gli impianti di VMC trovano applicazione negli edifici residenziali e del terziario, per risolvere problematiche relative ad ammaloramenti interni
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Ventilazione Meccanica Controllata
Gli impianti di VMC si stanno diffondendo coprendo tutti i settori edilizi, anche in considerazione del fatto che nel 2020 gli edifici dovranno essere in Classe “Nzeb” - Nearly Zero Energy Building
(Energia Quasi Zero)
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ZEB Zero Energy Buildings nZEB Net Zero Energy Buildings NZEB Nearly Zero Energy Buildings
EVOLUZIONE DELLE NORMATIVE
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ENERGIA PULITA
E’ possibile produrre energia a impatto ambientale zero?
Produrla si, CONCENTRARLA NO!
Il nostro è un mondo costruito sulla
concentrazione di energia
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NATURA E CONCENTRAZIONE DI ENERGIA
La natura stessa, quando concentra
energia, è distruttiva
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E’ una velleità dell’uomo pensare di ottenere quanto non riesce alla natura. Peggio: è una FOLLIA, nel senso dantesco del termine Per Dante folle è colui che va contro la volontà di Dio:
… dei remi ali facemmo al folle volo …
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L'unica energia rinnovabile disponibile in qualunque posto del mondo è il sole.
Tutte le altre fonti rinnovabili, dal vento, all’idroelettrico, maree comprese, alle biomasse, non sono disponibili ovunque e, come tali, vanno considerate eccezioni
Accessibilità alle Fonti energetiche rinnovabili
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In un'edilizia sviluppata prevalentemente in orizzontale, in zone con scarsa densità abitativa, è facile abbondare con i campi solari, fotovoltaici o termici che siano.
Molto più difficile è farlo in un’edilizia sviluppata in verticale, nella ristrutturazione di edifici esistenti.
Accessibilità alle Fonti energetiche rinnovabili
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1) Spazio occupato
2) Pesi non previsti
3) Integrazione con l’edificio
4) Generazione di rumore
I problemi legati all’inserimento dei generatori a fonti rinnovabili nei contesti urbani
Accessibilità alle Fonti energetiche rinnovabili
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Il fotovoltaico richiede molto spazio a fronte di una bassa produzione di energia per m2
Accessibilità alle Fonti energetiche rinnovabili
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Serve un cambio di visione se si vuole costruire edifici veramente a
consumo ZERO
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Per costruire edifici a consumo zero servono prima di tutto spazi disponibili, perché le energie rinnovabili richiedono spazi disponibili
Gli spazi disponibili: l’ Oro Nero dell’Era NZEB
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ZEB Zero Energy Buildings nZEB Net Zero Energy Buildings NZEB Nearly Zero Energy Buildings Adesso si può parlare seriamente dell’evoluzione delle normative da ZEB a NZEB
EVOLUZIONE DELLE NORMATIVE
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Uno ZEB (Zero Energy Buildings), è una magnifica utopia. E’ un edificio che autoproduce tutta l’energia necessaria per il suo funzionamento. E’ un’utopia perché le fonti rinnovabili non ci sono sempre. In particolare il sole, energia rinnovabile per eccellenza, non c’è mai di notte e ce ne poco in inverno. Bisognerebbe accumulare energia.
UTOPIA DELLO ZEB
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La domanda che ci dobbiamo fare: siamo capaci di accumulare energia elettrica? La risposta è: stiamo appena imparando, ma non lo sappiamo fare e sarà impossibile farlo bene anche nel futuro.
UTOPIA DELLO ZEB
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Obiezione: adesso ci sono le auto elettriche. Le batterie non si sono sviluppate a causa dell’interesse economico sul petrolio.
UTOPIA DELLO ZEB
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Risposta sbagliata!
La prima automobile a superare i 100 km/h era elettrica
Jamais Contente 105,88 km/h 1-5-1899
UTOPIA DELLO ZEB
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E’ lo stesso accumulo elettrico ad essere un’utopia per le abitazioni.
Siamo tecnici: ragioniamo da tecnici e vediamo l’evoluzione delle batterie elettriche.
Energia elettrica accumulata per kg
Fine 800 circa 10 Wh/kg
Metà 900 circa 50 Wh/kg
Ora con batterie litio circa 100 Wh/kg
Futuro circa 600 Wh/kg
Confronto: serbatoio auto diesel o benzina 5.000 – 6.000 Wh/kg
UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
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Il litio in natura è presente in quantità più che sufficienti agli attuali utilizzi e anche a quelli stimati in futuro.
Ha il vantaggio di essere presente in paesi politicamente stabili come Australia, Cina, Nord America, Argentina, Cile ecc.
In un accumulatore da 1 kWh la quantità di litio metallico presente è dell'ordine di qualche grammo e i perfezionamenti tecnologici tenderanno a farlo scendere ulteriormente. Tuttavia sono necessarie materie prime costose come il cobalto e il grafene.
Gli accumulatori al litio hanno attualmente un costo variabile tra 600 e 1.000 €/kWh: si può pensare di abbassarlo in futuro, ma è difficile quantificare ora il risultato finale. Sarà difficile scendere sotto 50 €/kWh.
UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
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I tempi di ritorno dell'investimento dipendono sia dal prezzo dell'accumulo, sia dalla differenza di costo dell'energia comperata e venduta alla rete: se fosse accumulata, l'energia elettrica sarebbe direttamente utilizzata in loco, senza bisogno appunto di venderla, quando c'è un surplus di energia, e ricomperarla, quando c'è un deficit.
La differenza di costo può variare tra 0,08 €/kWh e 0,15 €/kWh. Questo è anche il risparmio ottenibile con l'utilizzo delle batterie di accumulo elettrico.
UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
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Il tempo di ritorno dell'investimento è pari al numero di ricariche necessarie per portare il risparmio ad eguagliare il costo dell'accumulo. La figura è costruita con un costo dell’accumulo pari a 300 €/kWh.
UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
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Il problema degli edifici è che il numero di ricariche è molto basso, perché l’accumulo è necessariamante stagionale.
Per comprendere, i nostri telefonini li ricarichiamo una o più volte al giorno. Anche le batterie delle auto vengono ricaricate spesso. Non è così per gli accumuli elettrici delle abitazioni.
Vediamo un esempio pratico in un edificio per uffici a Roma (ricerca condotta con il Politecnico di Torino).
L’edificio per uffici ha il vantaggio di non lavorare mai di notte né il fine settimana: quindi ha un consumo più favorevole al fotovoltaico.
UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
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UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
Energia elettrica richiesta in un anno 469.622 kWh completamente autoprodotta da 2.800 m2 di pannelli fotovoltaici, pari a 470 kW di picco. Se non ci fosse alcun accumulo, 283.201 kWh, pari al 60,3%, sarebbero autoconsumati istantaneamente durante la produzione, mentre gli altri 186.242 kWh sarebbero ceduti alla rete, per poi essere riacquistati. Il costo sarebbe compreso tra 15.000 € e 30.000 € all’anno, a seconda del prezzo di vendita e di riacquisto.
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UTOPIA DELL’ACCUMULO ELETTRICO
Proviamo a dimensionare l’accumulo elettrico. La figura mostra l’andamento dello sfasamento tra energia prodotta e energia consumata per ogni ora dell’anno. Si ha un deficit massimo di circa 12.000 kWh verso fine febbraio e un surplus massimo di circa 30.000 kWh ad agosto. Quindi, per rendere ZEB l’edificio servirebbe un accumulo di 42 MWh (circa 2.100.000 € di costo nell’ipotesi futuribile migliore). Tempo di ritorno dell’investimento: tra 140 e 280 anni.
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Dallo ZEB si è passati al nZEB
ZEB Zero Energy Buildings nZEB Net Zero Energy Buildings nZEB è un edificio collegato alla rete elettrica alla quale cede energia in caso di surplus di produzione, e preleva energia in caso di deficit. Il bilancio finale è 0: in un anno cede tutto ciò che produce.
EVOLUZIONE DELLE NORMATIVE
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1) Lo ZEB non richiede energia fossile, nZEB si: quando si ha un deficit di energia, qualcuno questa energia la deve produrre. Siccome è notte contemporaneamente in due continenti e mezzo (Europa, Africa e Medio Oriente) la produzione non può che avvenire da combustibili fossili
LIMITI DELLO nZEB
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1) Lo ZEB non richiede energia fossile, nZEB si: quando si ha un deficit di energia, qualcuno questa energia la deve produrre. Siccome è notte contemporaneamente in due continenti e mezzo (Europa, Africa e Medio Oriente) la produzione non può che avvenire da combustibili fossili
2) Rimane il serio problema degli spazi: se si hanno a disposizione è possibile realizzare un edificio nZEB, altrimenti no
LIMITI DELLO nZEB
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1) Lo ZEB non richiede energia fossile, nZEB si: quando si ha un deficit di energia, qualcuno questa energia la deve produrre. Siccome è notte contemporaneamente in due continenti e mezzo (Europa, Africa e Medio Oriente) la produzione non può che avvenire da combustibili fossili
2) Rimane il serio problema degli spazi: se si hanno a disposizione è possibile realizzare un edificio nZEB, altrimenti no
3) Il costo è molto elevato, perché il raggiungimento dello Zero è asintotico (concetto del Law of diminishing returns, Sheppard 1974)
LIMITI DELLO nZEB
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concetto del Law of diminishing returns
LIMITI DELLO nZEB
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Di conseguenza, dal nZEB si è passati al NZEB nZEB Net Zero Energy Buildings NZEB Nearly Zero Energy Buildings Si dovrà capire bene cosa si intenderà con Nearly.
EVOLUZIONE DELLE NORMATIVE
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Conseguenze della direttiva NZEB
Un cambio di approccio
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1) L’utente finale potrà toccare con mano i risultati ottenuti, soprattutto negli impianti a sola energia elettrica. Gli basterà confrontare il consumo di energia e l’autoproduzione per capire quanto vicino allo Zero è.
Conseguenze della direttiva NZEB
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1) L’utente finale potrà toccare con mano i risultati ottenuti, soprattutto negli impianti a sola energia elettrica. Gli basterà confrontare il consumo di energia e l’autoproduzione per capire quanto vicino allo Zero è.
2) Il pericolo maggiore è che l’utente finale tradurrà consumo zero in costo zero, cosa mai possibile (cfr. esempio precedente del palazzo per uffici: 476 kW di impianto fotovolaico, consumo zero, ma costo tra 15.000 e 30.000 € all’anno).
Conseguenze della direttiva NZEB
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1) L’utente finale potrà toccare con mano i risultati ottenuti, soprattutto negli impianti a sola energia elettrica. Gli basterà confrontare il consumo di energia e l’autoproduzione per capire quanto vicino allo Zero è.
2) Il pericolo maggiore è che l’utente finale tradurrà consumo zero in costo zero, cosa mai possibile (cfr. esempio precedente del palazzo per uffici: 476 kW di impianto fotovolaico, consumo zero, ma costo tra 15.000 e 30.000 € all’anno).
3) Se non si spiegherà bene il concetto agli utenti finali, si rischieranno cause legali
Conseguenze della direttiva NZEB
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Bisognerà calcolare molto bene tutti i consumi energetici, compresi quelli estivi e gli ausiliari degli impianti. Bisognerà calcolare molto bene anche gli altri consumi dell’abitazione: finalmente qualcuno sarà costretto a spiegare che cucinare su un fuochi elettrici rispetto a quelli a metano costa circa il doppio, oltre ad avere un consumo energetico superiore del 50%. Ci vuole un approccio diverso.
Conseguenze della direttiva NZEB
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Misurare correttamente l’energia
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Ogni 1.000 kWh risparmiati l’anno equivalgono alla produzione di 6-7 m2 di pannelli fotovoltaici. Il risparmio energetico deve essere misurato in termini di spazi, in modo che chiunque possa capire di cosa si sta parlando.
Gli spazi disponibili: il nuovo Oro Nero dell’Era NZEB
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superficie di fotovoltaico equivalente Indica i metri quadrati di FV che devono essere installati per rendere l’edificio a consumo 0 (nZEB: il FV produce in un anno la quantità di energia primaria consumata dall’edificio)
Due nuovi indici (ricerca con Politecnico Torino)
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Proximity to ZERO (vicinanza allo zero) E’ il rapporto tra quanta superficie viene installata rispetto a quanto servirebbe per rendere l’impianto nZEB. Questo permette di calcolare il valore del N di nearly negli NZEB
Due nuovi indici (ricerca con Politecnico Torino)
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Come procedere
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Gli effetti dell’isolamento termico
Fino ad ora si è lavorato molto sull’isolamento termico degli edifici, copiando da quanto si è fatto nel nord Europa
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Francoforte (D) (clima freddo) Riqualificazione con tecniche Passive House
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Tutte le città italiane sono caratterizzate da profili tra loro simili. Le temperature che si verificano con maggiore frequenza sono quelle comprese tra 5°C e 25°C, con “code” verso il basso nelle città del nord e verso l’alto in quelle del sud. La figura riporta la somma delle temperature diurne e notturne per tre città.
Importanza del clima
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Completamente diversa è la situazione delle città del nord Europa, caratterizzate da un clima freddo. La figura mostra la frequenza oraria annuale di Berlino confrontata con quelle di Milano e Bari: si può notare quanto maggior peso abbiano le basse temperature.
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Completamente diverso è anche il clima delle città degli USA, altro riferimento storico per i progettisti italiani. La figura riporta il caso di Minneapolis (clima continentale freddo) e Phoenix (clima continentale caldo). I profili sono completamente diversi rispetto a quelli di Milano e Bari.
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Anche New York, che pure è una città di mare alla stessa latitudine di Napoli, presenta delle importanti differenze climatiche con le nostre città. .
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Bolzano ha un clima differente al resto d’Italia. Ha un profilo più spostato verso il clima freddo del Nord Europa, ma ha anche un’escursione termica annua tipica del clima continentale.
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Nelle fasce di temperatura tra 6°C e 15°C (azzurra) e 16°C e 25°C (arancione) l’effetto del recupero di calore è nullo o molto limitato. Queste temperature si verificano per il 71% del tempo a Milano e per l’82% sia ad Ancona che a Bari. In tutte le altre località considerate, le frequenze di queste due fasce sono nettamente minori: 60% a New York, 58% a Phoenix, 55% a Berlino e 50% a Minneapolis e la differenza rispetto alle città italiane è distribuita verso le alte o le basse temperature. E’ logico che le strategie di utilizzo dei recuperatori debbano essere necessariamente diverse.
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L’andamento dei carichi termici rischia di far aumentare i consumi estivi, quindi i consumi totali.
Gli effetti dell’isolamento termico
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Vantaggi dell’isolamento
Migliora il benessere termico
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Benessere termico
L’uomo scambia calore sia per convezione, con l’aria,si per irraggiamento, con le superfici che lo circondano. Pertanto il benessere termico dipende dalla temperatura dell’aria e dalla temperatura delle superfici che compongono l’ambiente. Più fredde sono le superfici, maggiore è la sensazione di freddo provata
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Benessere termico
Se le superfici sono molto fredde, l’ambiente è poco vivibile soprattutto nelle vicinanze di queste. Un esempio: stanza 6 * 4 con una sola parete esposta verso l’esterno. Isolamento molto scarso (anni 60), temperatura ambiente 20°C, temperatura aria esterna -5°C
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Impianto a fan coil
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Impianto radiatori Alta Temperatura
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Impianto pavimento radiante
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Benessere termico
Isolamento fino al 1976
Isolamento dal 1976 al
2005
Isolamento attuale
Dipende dalla temperatura delle pareti
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Impianto a fan coil
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Impianto radiatore Bassa Temperatura
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Impianto pavimento radiante
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Svantaggi dell’isolamento
Si rischia il surriscaldamento dei locali.
Molto importante una buona regolazione
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Eccesso di isolamento termico
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Eccesso di isolamento termico
Effetti di apporti gratuiti per 300 W complessivi
(ogni persona emette circa 100 W, poi bisogna aggiungere le luci e altro)
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Eccesso di isolamento termico
Deriva teorica di temperatura per un eccesso di potenza dei terminali
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Capire quanto consuma davvero l’edificio
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Revisioni dei calcoli
Le nuove norme prevederanno un calcolo dinamico che tenga conto seriamente anche degli apporti endogeni e degli apporti solari calcolati durante tutto l’anno con intervalli inferiori all’ora.
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Esempio di calcolo Stanza di 20 m2 con una sola superficie esposta formata da:
una finestra di 4 m2
una parete di 8 m2
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Esempio di calcolo Si considerano due livelli di isolamento, uno di legge e uno per edificio NZEB.
A stanza vuota, la potenza necessaria per mantenere 20°C con una T esterna di –5°C è (regime stazionario, aria esclusa):
310 W nel primo caso
180 W nel secondo caso
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Esempio di calcolo Temperatura aria ultima settimana di gennaio
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Esempio di calcolo Carichi termici calcolati in regime stazionario
Le potenze seguono la temperatura, ma non è un calcolo corretto. Bisogna considerare anche gli apporti solari
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Gli apporti solari
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la banda visibile sta tra:
l’ultravioletto (invisibile) che ha lunghezze d’onda più corte
e
l’infrarosso (invisibile) che ha lunghezze d’onda più lunghe
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direzione
la luce diretta ha una direzione precisa
la luce diffusa ha direzione qualsiasi
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In assenza di atmosfera c’è sola luce diretta
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Entro l’atmosfera avviene la suddivisione tra radiazione diretta e diffusa: il rapporto dipende dall’altezza del sole e dalla qualità dell’atmosfera locale
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quanto più il cielo è terso, tanto minore è la quota di radiazione che viene deviata dal fascio diretto e va quindi a illuminare il cielo
radiazione che proviene poi dal cielo
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Lo scattering di Rayleigh e di Mie scattering sono importanti processi che avvengono nell’atmosfera
effetti dello scattering di Rayleigh
effetti dello scattering di Mie
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il colore blu del cielo è causato dallo scattering molecolare (Rayleigh scattering) che coinvolge le lunghezze d’onda corte dello spettro
Interazione molecolare
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interazione aerosol
Per particelle di dimensione maggiore (> 600 nm), dette aerosol, predomina lo scattering Mie. Tutte le lunghezze d’onda sono coinvolte e il cielo diviene biancastro.
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Sulla terra arriva un irraggiamento solare pari alla somma di componente diretta e componente diffusa. Con cielo limpido la componente diretta è maggiore della
componente diffusa
IR
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
lunghezza d'onda ( µ m)
radi
azio
ne m
onoc
rom
atic
a ( W
/ µ
m m
2 )
Diretta
Diffusa
Globale
-
0
100
200
300
400
500
600
700
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 4,5
lunghezza d'onda (µm)
radi
azio
ne m
onoc
rom
atic
a ( W
/µ
m m
2)
Diretta
Diffusa
Globale
Con cielo torbido la componente diffusa è maggiore della componente diretta almeno nelle lunghezze d’onda del visibile
Grafico2
0.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.30.3
0.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.3050.305
0.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.310.31
0.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.3150.315
0.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.320.32
0.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.3250.325
0.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.330.33
0.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.3350.335
0.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.340.34
0.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.3450.345
0.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.350.35
0.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.360.36
0.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.370.37
0.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.380.38
0.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.390.39
0.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.40.4
0.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.410.41
0.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.420.42
0.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.430.43
0.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.440.44
0.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.450.45
0.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.460.46
0.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.470.47
0.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.480.48
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2.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.72.7
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444444444444444444444
Irr. extrat.
vapore
ozono
gas
tw
tg
to
tr
ta
Diretta
Id1
Id2
tw1
tg1
to1
tr1
ta1
Aat
Id3
Diffusa
Globale
lunghezza d'onda (mm)
radiazione monocromatica ( W/mm m2)
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Grafico1
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1.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.961.96
1.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.9851.985
2.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.0052.005
2.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.0352.035
2.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.0652.065
2.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.12.1
2.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.1482.148
Irr. extrat.
vapore
ozono
gas
tw
tg
to
tr
ta
Diretta
Id1
Id2
tw1
tg1
to1
tr1
ta1
Aat
Id3
Diffusa
Globale
lunghezza d'onda
radiazione monocromatica
spettro della radiazione al suolo con atmosfera torbida
0.0135514385
0.227235515
0.2407869535
0.0401467945
0.612715095
0.6528618895
0.3853019253
5.3958217017
5.781123627
1.3267577355
17.1732829819
18.5000407175
2.3946584273
28.777924794
31.1725832213
4.4044174135
49.3789814417
53.7833988552
6.9156161469
72.5517511868
79.4673673337
8.0994330799
79.6822020129
87.7816350928
9.3159772192
86.2030007669
95.5189779861
10.8697888332
94.8243860721
105.6941749052
13.2355551887
109.1103657563
122.3459209449
16.5990070901
122.9650513359
139.5640584261
23.2167835827
155.7040500375
178.9208336201
27.337721036
167.0536139255
194.3913349614
30.0627011423
168.324994941
198.3876960833
49.746056191
256.4749720803
306.2210282713
65.3112767625
311.4158204216
376.7270971842
75.3840748905
333.7349035971
409.1189784876
76.7819831405
316.7297792191
393.5117623597
98.3599822028
379.2740969405
477.6340791433
117.6304658793
425.2111373415
542.8416032208
130.3982710759
443.0753447424
573.4736158183
137.0974007594
438.9707909678
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150.1143638666
453.9477551085
604.0621189751
149.7277015186
428.5162267158
578.2439282344
159.7869283323
433.6385004198
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170.1214848709
438.5928363735
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170.0811350832
417.3042851409
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183.282529783
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191.7433807339
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197.5416390032
421.4538409203
618.9954799235
205.7598754221
402.79494111
608.554816532
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382.4309819746
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584.5817961568
234.9084840074
335.4827454195
570.3912294269
244.0262190476
335.6847809421
579.7109999898
215.5362072795
275.2970473108
490.8332545903
251.768477261
304.629644831
556.398122092
237.9089287448
280.4057865951
518.3147153398
245.753607707
284.7567052158
530.5103129227
250.0282004951
278.1577848693
528.1859853644
251.0926472897
270.1672139977
521.2598612873
248.8880866564
264.3010850173
513.1891716737
147.6166473824
151.8619762295
299.478623612
214.6749550635
220.8376186701
435.5125737336
246.8762270126
247.4767622233
494.352989236
246.8220929957
235.4736188694
482.295711865
227.5406500653
208.2688914532
435.8095415186
221.0123153067
198.5383824615
419.5506977681
230.7362010603
204.2344868943
434.9706879546
231.4130396898
201.0038807746
432.4169204643
233.6375591269
194.2290119819
427.8665711088
226.9573045759
180.7571454176
407.7144499935
210.5839907383
158.8447736883
369.4287644266
202.403442286
149.4488778338
351.8523201198
199.8245963438
144.8394231356
344.6640194793
171.0757569218
121.7512273908
292.8269843126
150.1637545447
104.8799805609
255.0437351056
159.3113759893
109.3427953471
268.6541713364
183.8955722847
123.1989129025
307.0944851872
194.2554815286
126.9268342027
321.1823157313
201.5855133438
128.8563986938
330.4419120376
192.0663127859
113.4130886007
305.4794013866
182.8327152157
102.7934180641
285.6261332798
161.375993914
86.0835117178
247.4595056318
111.0946219108
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125.2186455733
63.1653312285
188.3839768019
122.4064018785
61.0663916102
183.4727934887
143.9043260032
69.9245594381
213.8288854413
148.0646573096
71.1931941377
219.2578514473
145.1429624619
67.013593681
212.1565561428
138.718911946
60.7024521399
199.421364086
126.93296447
53.3592079004
180.2921723704
137.3486658307
56.473294045
193.8219598757
123.6703180251
48.802451339
172.4727693641
55.0160318557
20.3828959237
75.3989277794
15.1187967346
5.247672168
20.3664689026
55.4785816921
18.5867038493
74.0652855415
75.7513641503
25.0912411907
100.842605341
74.2223631985
24.2141434944
98.4365066929
95.0329650848
30.7394468431
125.7724119278
101.7199154174
32.2951085935
134.0150240109
96.6361991465
30.1105699602
126.7467691066
89.7574498895
27.3584803022
117.1159301917
89.3600164185
26.7542175407
116.1142339592
84.527940905
24.9546812899
109.4826221949
81.6653971305
23.6685270768
105.3339242073
88.247121893
25.1843038157
113.4314257087
85.262117008
23.9696161044
109.2317331124
80.7182985806
22.0364622071
102.7547607877
67.8791879226
17.4963864994
85.375574422
41.526552544
9.9847879389
51.5113404829
11.4722387984
2.569941876
14.0421806744
9.4564357916
2.0185886056
11.4750243971
18.7905562508
3.9392283689
22.7297846198
41.9002357453
8.8386257913
50.7388615366
11.6387266106
2.3493178877
13.9880444983
37.8380013394
7.7048246023
45.5428259417
29.594497727
5.8663940916
35.4608918186
34.1029989554
6.6485912713
40.7515902267
32.289402337
6.1059886151
38.3953909521
IQBAL
30altezza del sole (a1) torbiditá (a3) e spessore d'acqua(b2)MODELLO DI IQBAL
0.5
0.3
1.99276429610.017453293massa d'aria
lungh. ondaIrr. extrat.vaporeozonogastwtgtotrtaDirettaId1Id2tw1tg1to1tr1ta1AatId3DiffusaGlobale
0.3535.906.690110.00940929170.09382617160.05728628990.01355143850.06543994420.1617677985110.0116920050.10475637120.06544314070.00057669970.00002777240.2272355150.2407869535
0.305558.305.50110.021578210.10948249440.06087698470.04014679450.16327461060.4492600251110.02579692450.12136127710.06934857180.00138206320.00018045930.6127150950.6528618895
0.3162202.70110.15210833830.12618544040.06454736380.38530192531.33407796974.0506248621110.16604440940.1389546640.07332960280.00961653020.011118875.39582170175.781123627
0.315692.701.350110.390010690.14382090990.0682932661.32675773553.949155346113.13017552110.40748547140.15741288390.07738169630.02539240780.093952115817.173282981918.5000407175
0.32715.100.80110.57236750490.1622680160.07211056292.39465842736.181384369222.3521071652110.58742893620.17660805910.08150038840.03920644910.244433259628.77792479431.1725832213
0.325832.900.380110.76717706420.18140279460.07599517334.40441741359.937674314738.8467107829110.77670085710.19641161950.08568130040.05527694020.594596344149.378981441753.7833988552
0.33961.900.160110.89440659710.20110139940.07994307576.915616146913.736543051657.7354128902110.89906495020.21669725520.08992014940.0679395381.07979524572.551751186879.4673673337
0.335931.900.0950110.93588805140.22124274690.08395031898.099433079914.254687094364.1104537302110.9387791730.23734328380.09421275710.07501917611.317061188479.682202012987.7816350928
0.34900.600.040110.97248687460.24171062010.08801303139.315977219214.612942088170.0241140648110.97375066390.25823446060.09855505610.08197033971.56594461486.203000766995.5189779861
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1.8171.16001.00E-050.64228480150.999971932310.99841922040.756967903341.5265525440.03287412979.67140562330.56479122320.999973237610.99849277810.76684303420.02722780880.28050818599.984787938951.5113404829
1.86144.560000.00010.20768656880.99972200510.99861702820.76581467811.47223879840.00794387762.5448472230.13162963740.999734815510.99868138740.77538571090.00610687750.01715077542.56994187614.0421806744
1.92135.770000.0010.18071974070.997449916310.99878495140.77412114789.45643579160.00575200332.00157408590.1100089690.997558669410.99884150060.78340247360.00490740410.01126251642.018588605611.4750243971
1.961235004.30.67003060960.58574076310.99888293310.779381019518.79055625080.01050689083.8584265380.59645640330.593911110810.99893492460.78847682220.01546317780.07029494013.939228368922.7297846198
1.985123.8200.130.93520459880.925894046910.99893920050.782562125341.90023574530.02224747378.44520871520.91666968270.927788668710.99898857450.79154495170.03657646140.37116960248.838625791350.7388615366
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2.19874.60.3300.000380.97737224290.998973443210.99929999420.806739900929.35974025620.01028319185.10197610990.96988452380.999019508710.9993325810.81484526010.03694475630.25660798835.3688672934.7286075462
2.2768.30.0200.0010.99741481730.997449916310.9993862270.813880801927.63451182390.00848586774.58415946590.99608936920.997558669410.99941480060.82172074090.03646229090.23674162444.82938695832.4638987818
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2.638.61500000.000660.00009791170.99826443910.99964717550.84145037660.0015867650.000000280.00021688370.00000672490.99834045710.99966360290.84823946430.00000020940.00000000010.00021716380.0018039288
2.736.62200001000.00001124040.048793227510.99969751990.84843390890.00000851290.00000000130.00000110320.0000004120.052759696310.99971160370.85495033880.000000000600.00000110450.0000096174
2.832800001500.00145451780.022943775110.99973922540.8548979510.00045635720.00000005950.00005618780.00021855320.025298060910.99975136760.8611597140.000000157600.00005624730.0005126045
2.928.165000.130.19350119460.925894046910.99977400770.86089558212.1665743550.00024486990.2539461270.1201477770.927788668710.99978453050.86691909870.00304494920.00147511980.25566611682.4222404718
324.824000.00950.38695648390.984420409610.99980319820.8664731044.09198507840.00040273440.45743064850.29376722810.984921186410.99981236190.87227338640.0075834790.00691117270.46474455564.5567296341
3.122.123000.0010.39555300860.997449916310.99982783950.87167106573.79958298910.00032712540.40577514650.30221346830.997558669410.99983585590.8772618610.00759118740.0063949380.41249720994.212080199
3.219.610000.80.55627851060.809211637510.99984875470.87652511033.86615411090.0002924130.39506722130.46919190610.813676052810.99985579730.88191902850.00924627250.00789522380.40325485814.269408969
3.317.512001.90.52288828270.710966610.99986659850.88106667922.86560951360.00019116380.28060107440.4331828850.717282027410.99987281030.88627530710.00724631580.00456658230.28535882063.1509683342
3.415.719.501.30.78797395220.758250478910.99988189540.88532360144.15188168520.00024520720.39011668380.73517863190.76371465210.99988739490.89035760310.0126220170.01149547440.40185736544.5537390506
3.514.13.600.00750.91091367160.986780780610.99989506840.8893205875.63507632430.00029567980.508728250.88618051330.987220596710.99989995460.89418979380.01897678460.02340789470.53243182456.1675081488
3.612.73.100.010.91777806250.98386700910.99990646110.89307964415.12032316650.0002394970.44467747260.89477877290.984381804710.99991081680.89779313410.01845257290.02061467870.46553164835.5858548148
3.711.52.500.001950.92680546540.99539254610.9999163540.89662043064.75579502180.00019891840.39776518430.9061082890.995577215410.9999202490.90118659990.01826893390.01889979280.41686389545.1726589173
3.810.41.400.0040.94682817950.991708872810.99992497720.89996055474.39389444680.00016483350.35430311540.93131297140.992011675710.99992847070.90438718050.0181017540.01725320030.37172114924.765615596
3.99.50.1700.290.98541101830.88634232610.9999325210.90311582973.74650806020.00012641380.29155036680.98009792240.889146839210.99993566330.90741012660.01653304510.01339699710.30507377764.0515818378
48.60.004500.0250.99937358370.971022768510.99993914330.90610049323.78073015810.00011504840.28421053840.99901797890.971849795410.99994197710.9102691640.01784920550.01456359280.29888917974.0796193377
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Diffusa
Globale
lunghezza d'onda (mm)
radiazione monocromatica ( W/m2)
-
Le ombre sono un ottimo elemento per capire quale è il rapporto radiazione diretta-diffusa in un sito (in quel momento):
ombre nette e scure significano molta diretta e poca diffusa
ombre chiare e sfocate significano molta diffusa e ridotta diretta
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Perché è importante la suddivisione tra diretta e diffusa?
Perché dall’irraggiamento diretto riparano gli schermi esterni, mentre dalla diffusa no.
Inoltre, a Nord e in tutte le zone d’ombra agisce solamente la diffusa.
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La quantità di energia dipende molto dalla località (clima, posizione geografica, inquinamento atmosferico)
Milano è caratterizzata da un cielo particolarmente torbido, per cui il valore della componente diffusa è relativamente elevato anche in estate
Valori su superficie orizzontale: MILANO
Diretta Diffusa
-
Per quanto riguarda l’irraggiamento, l’altezza solare è molto importante: in un edificio non tutti gli appartamenti sono investiti dallo stesso irraggiamento, perché dipende dagli edifici che hanno intorno.
Appartamento 1
Appartamento 2
-
In particolare, l’appartamento 1 è sempre irradiato dal sole, mentre l’appartamento 2 comincia a essere irraggiato quando il sole ha un’altezza superiore a 35° ed è completamente al sole con altezza solare sopra i 50°.
Appartamento 1
Appartamento 2
-
L’appartamento 1 prende tutto l’irraggiamento solare disponibile. L’appartamento 2 non prende sole mai a gennaio, febbraio, novembre, dicembre e la seconda quindicina di ottobre. Prende sole pieno solo in alcune ore da aprile a agosto.
-
La componente diretta dipende dall’orientamento
Irraggiamento diretto: MILANO - SUD dalle 9 alle 15
Nell’ultima settimana di gennaio c’è un elevato irraggiamento diretto.
-
La componente diretta dipende dall’orientamento
Irraggiamento diretto: MILANO - OVEST dalle 14 alle 19
(EST è simile, ma con valori di irraggiamento tra le 6 e le 10)
Nell’ultima settimana di gennaio non c’è irraggiamento diretto.
-
L’energia solare diretta e diffusa si trasmette all’interno dell’ambiente attraverso le superfici trasparenti e le superfici opache.
Le superfici trasparenti (i vetri) sono caratterizzati dal fattore solare g, ovvero il rapporto tra la quantità di energia trasmessa all’interno dell’ambiente e la quantità di energia incidente sulla superficie.
Questa energia, in parte concorre immediatamente al carico termico, in parte è accumulata per essere rilasciata successivamente.
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Fattore solare g
-
Fattore solare di alcuni vetri singoli
Nei calcoli successivi il fattore solare è pari a 0,5
g
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Attraverso le superficie opache la trasmissione dell’energia solare è rallentata dalla loro massa: più è elevata, maggiore è il ritardo tra irraggiamento solare e disponibilità in ambiente. Il risultato complessivo è quello mostrato in figura per l’esposizione a Sud
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L’ultima settimana di gennaio le pareti a est e ovest si comportano come le pareti a nord e in ombra.
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Il sole è un amico o un nemico?
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Col clima freddo il sole è sempre un amico, perché abbassa i carichi richiesti.
Quando la potenza è pari a 0, la temperatura di 20°C è soddisfatta per i carichi solari.
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Con esposizione a Sud, nel caso di edificio molto isolato, la temperatura potrebbe alzarsi oltre i 26°C richiedendo l’attivazione del raffreddamento o l’apertura delle finestre.
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Il fenomeno è molto maggiore nella prima settimana di marzo, più calda e con maggiore irraggiamento solare.
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Le pareti a nord e in ombra si comportano in modo simile al pieno inverno, anche se con contributi leggermente migliori.
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Nella parete a SUD gli apporti di calore sono molto elevati.
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Anche a OVEST (e a EST, con orario spostato la mattina), i valori di irraggiamento e i conseguenti apporti solari sono elevati.
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Di conseguenza in un edificio isolato anche a Nord o in ombra si rischia che la temperatura dell’aria si alzi così tanto da richiedere attivazione del riscaldamento o l’apertura delle finestre.
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A Sud l’irraggiamento elevato porta sempre a un surriscaldamento .
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Anche a Ovest (e a Est, nelle prime ore del mattino) l’irraggiamento elevato porta sempre a un surriscaldamento .
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Il sole diventa un nemico in estate, quando fa aumentare i carichi da smaltire e vi è una temperatura esterna molto elevata. A Nord e Sud i massimi carichi si hanno in corrispondenza della settimana più calda, la prima di agosto
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L’irraggiamento a Nord è sempre abbastanza basso
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L’irraggiamento a Sud è inferiore rispetto a marzo, aprile, settembre e ottobre.
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Le differenze tra i diversi isolamenti degli edifici sono sostanzialmente nulle, perché è molto bassa la differenza tra la temperatura dell’ari