Valutazione del“carico termico”“carico termico”

Bilancio energetico dell’edificio

Carichi termici invernali (1)

Le zone termiche (1)

Definizione di Zona termica: parte dell’edificio, cioè insieme di ambienti a temperatura controllata o climatizzati, per la quale si abbia sufficiente uniformità spaziale nella temperatura dell’aria (ed eventualmente nell’umidità) e per la quale si abbia un unico e comune valore prefissato della grandezza controllata valore prefissato della grandezza controllata (temperatura e, eventualmente, umidità di set-point), si abbia la stessa tipologia di occupazione e destinazione d’uso, e che, per ogni servizio, sia servita da un’unica tipologia di sistema impiantistico, ovvero da più tipologie tra loro complementari, purché facenti parte dello stesso impianto termico.

Bilancio di potenza dell’edificio

Carichi termici (1)

sorgentisenspersonesensventsensnetrasmissiosenssensQQQQQ•••••

+++=____

latsenstotale

sorgentilatpersonelatventlatlat

QQQ

QQQQ

•••

••••

+=

++=___ [1]

[1] Equazione comprendente tutti i carichi istantanei

Bilancio di energia dell’edificio

Carichi termici (2)

sorgentisenspersonesensventsensnetrasmissiosenssensQQQQQ +++=

____

latsenstotale

sorgentilatpersonelatventlatlat

QQQ

QQQQ

+=

++=___

ConduzioneConduzione: Avviene prevalentemente tra due corpi

solidi a contatto o tra parti dello stesso corpo che si

trovano a temperature differenti. Il calore viene

ceduto fino al raggiungimento della temperatura di

equilibrio

ConvezioneConvezione: Avviene quando uno dei due corpi coinvolti nello

scambio termico è un fluido. Per effetto combinato di un campo

di temperatura e velocità si determina una distribuzione di valori

Meccanismi di scambio termico Meccanismi di scambio termico

di temperatura e velocità si determina una distribuzione di valori

di densità variabile da punto a punto che consentono il moto dei

fluidi e la relativa trasmissione del calore.

IrraggiamentoIrraggiamento: Il calore viene scambiato medianteemissione e assorbimento di radiazioneelettromagnetica. L’irraggiamento non richiede la presenza di un mezzo.

Trasmissione

∑ −=•

i outiniinetrasmissiosensTTUAQ )(**

_

Ai = superficie iesima [m2]Ui = trasmittanza iesima [W/m2°°°° C]Tin = temperatura interna [K o °°°°C]Tout = Temperatura esterna [K o °°°°C]

La conduttività termica La conduttività termica λλλλλλλλ (W/(W/mKmK))Trasmissione calore

Trasmissione calore

La conduttività termica La conduttività termica λλλλλλλλ (W/mK)(W/mK)

La trasmittanza di un infissoLa trasmittanza di un infisso

La trasmittanza termica di un componente edilizio finestrato costituito

dal serramento e dal vetro, è data dalla relazione:

Dove:

Ug trasmittanza termica dell’elemento vetrato (W/m2K)

Ag l’area dell’elemento vetrato (m2)

Ut la trasmittanza termica del telaio (W/m2K)

At l’area del telaio (m2)

Ψg trasmittanza termica lineare dovuta agli effetti termici combinati della vetrata, del

distanziatore e del telaio (W/mK)

lg lunghezza del ponte termico lineare dell’infisso (m)

La trasmittanza del vetroLa trasmittanza del vetro

e2

2

21

3

1

1

i

2int1int

vetro

h

1

111

4

11

h

1

1

1

U

int

++

−+

+++

=

=++++

=

v

v

R

h

m

h

c

fv

v

esternavetroercapedinevetroerna

s

T

L

Nu

s

RRRRR

ercapedine

rad

conv

λ

εε

σλλ

444 3444 21

43421

321

Trasmissione calore

Trasmissione calore

Potenza sensibile scambiata per ventilazione

)(_ outinventsens

TTCprhoVnQ −××××=∗

Ventilazione

Dove:

rho = Massa volumica (Kg/m3)

V = Volume netto (m3)

n = ricambi ora (1/h)

rhoxCp = 0,34 (Wh/m3°C)

PERSONENumero persone * Calore sensibile (W/persona)

ILLUMINAZIONE

Carichi interni

ILLUMINAZIONEFunzione del numero di lampade, del tipo (l’energia è in parte utilizzata come luminosa ed in parte resa come calore).Una ipotesi plausibile in genere è un valore fino a 15 W/m2.

APPARECCHIATURE PRESENTIAltre sorgenti che possono essere presenti in ambiente e che dissipano in esso parte dell’energia elettrica assorbita.

Apporti solari su superfici trasparenti (1)

Radiazione incidente: kWh/m2giorno

Apporti solari su superfici trasparenti (2)

Apporti solari su superfici trasparenti (7)

Apporti solari su superfici trasparenti (4)

Apporti solari su superfici trasparenti (5)

Apporti solari su superfici trasparenti (6)

Ponti termici (1)

C2

PI2

PI6S8

S8

Dispersioni in una geometria semplice, tratto da norma UNI EN ISO 14683.

A2

SC6S8

S8

Ponti termici (2)

Elemento edilizio U [W/(m2K)] Pareti 0,40Tetto 0,30 Serramento 3,50 Porta 3,00Porta 3,00Pavimento su terreno 0,35

SpessoriPareti perimetrali: 30 cmTetto: 25 cmPavimento: 25 cm

Ponti termici (3)

Elemento edilizio U

[W/m2 K] A

[m2] U*A

[W/K]

Pareti 0,4 86,6 34,64Pareti 0,4 86,6 34,64

Copertura 0,3 59,36 17,81

Basamento 0,35 59,36 20,78

Finestre 3,5 9 31,50

Porta 3 1,6 4,80

Totale pareti 109,52

Ponti termici (4)

Ponte termico Ψe[W/m K]

Le

[m]

Ψe *Le[W/K]

Parete est./parete est.

[A2] -0,1 12 -1,20

Copertura/parete est.

[C2] 0,5 32,4 16,20

Basamento/parete Basamento/parete

est. [SC6] 0,45 32,4 14,58

Parete int./parete est.

[PI2] 0,95 6 5,70

Parete int./copertura

[PI6] 0 5,6 0,00

Serramenti/pareti est.

[S8] 1 18 18,00

Porta/pareti est.

[S8] 1 5,6 5,60

Totale ponte termico 58,88

Calcolo ella trasmittanza termica corretta

FT,K = è il fattore correttivo da applicare al valore di trasmittanzatermica della struttura opaca così da tener conto delle maggiorazioni dovute ai ponti termici.

Ponti termici secondo CENED (5)

dovute ai ponti termici.

Ponte termico con input analitico:La trasmittanza termica media della generica struttura k-esima, sia essa opaca o trasparente, viene determinata attraverso l’equazione:

Aria UMIDA (1)

L’aria atmosferica viene solitamente indicata come “aria umida”, e può essere considerata come una miscela di un componente gassoso l’aria secca (78% azoto, 21% ossigeno, e altri gas) e di una piccola quantità di vapore acqueo surriscaldato (dell’ordine di alcuni grammi per acqueo surriscaldato (dell’ordine di alcuni grammi per kilogrammo di aria).

Questa piccola quantità è però molto importante perché può condensare in corrispondenza a superfici a bassa temperatura: in tal caso lo stato della miscela varia, impoverendosi di vapore.

Aria UMIDA (2)

Le grandezze rilevanti nello studio del comportamento di questa “aria umida” sono principalmente la temperatura, la pressione, l’umidità relativa, l’ umidità assoluta, l’entalpia.

La temperatura è una delle grandezze fondamentali per definire lo stato dell’aria.

1) temperatura di rugiada

2) temperatura di bulbo umido

3) temperatura di bulbo secco

Aria UMIDA (3)

Aria UMIDA (4)

Trasformazioni sul diagramma di Mollier

Determinazione della temperatura di rugiada (tr) e della temperatura di bulbo umido (ts).

Aria UMIDA (5)

Riscaldamento e raffreddamento sensibile attraverso una batteria di scambio termico.

Aria UMIDA (6)

Schema del processo dimiscelazione di due correnti d'aria.

Aria UMIDA (7)

Schema del processo di deumidificazione.

Umidificazione

Si nebulizza acqua o si inietta vapore

L’ acqua evapora usando il calore sensibile dell’aria.

L’ aria aumenta il proprio contenuto di vapore.

La trasformazione è praticamente adiabatica e la si considera ad La trasformazione è praticamente adiabatica e la si considera ad

entalpia costante.

La temperatura dell’aria in uscita è la temperatura di bulbo

umido

Se uso il vapore l’aria non si raffredda e la trasformazione è

praticamente isoterma.

Apporti latenti

( )outininprocessivpersonevlatXXGGgNhGvQ −×++×=×=

•

Dove:

hv = entalpia del vapore (2550 kJ/kg)gv = portata vapore prodotta dalle persone (40-400 g/h)

Bilanci complessivi (1)

te, xe, ϕϕϕϕe, he

Ge

ti, xi, ϕϕϕϕi, hi

Ga

AmbienteGr

Ges

ta, xa, ϕϕϕϕa, ha

Bilanci complessivi (2)

( ) 0=++−•••

QQhhGlatsensaia ( )

( ) 0

0

=−−•

=++−•

GvxxG

QQhhG

iaa

latsensaia