Bilancio energetico di un edificio e componenti (perdite e

guadagni) del fabbisogno di climatizzazione estiva

ENERGY CHIT "Valutazione del carico termico"

COMO 18 LUGLIO 2011

ing. Stefano Rugginenti

rugginentiingstefano@virgilio.it

GIORNATA II

Calcolo dei carichi termici invernali Modalità stazionarie

Calcolo dei carichi termici estivi Carichi termici “rotanti”

CARICHI TERMICI

“rotanti” estremamente variabili nel corso della giornata e

strettamente influenzati dalle caratteristiche inerziali delle

strutture

Bilancio energetico dell’edificio

CARICHI TERMICI INVERNALI

CARICHI TERMICI INVERNALI

grafico Carichi termici

Schema Carichi termici

CONTRIBUTI DI CALORE SENSIBILE

•Radiazione solare attraverso superfici trasparenti;•Trasmissione attraverso vetri, muri e tetti;•Infiltrazione di aria esterna;•Apporto interno all’ambiente dovuto a persone, luci,

apparecchiature elettriche

Valutazione dei Carichi Sensibili e Latenti

apparecchiature elettriche

CONTRIBUTI DI CALORE LATENTE

•Apporto di vapore dovuto a persone presenti in ambiente;•Infiltrazione di aria esterna, avente in genere un’umidità specifica superiore a quella dell’aria ambiente;•Vapore prodotto in ambiente da eventuali processi o apparecchiature presenti.

Potenza attraverso le Superfici

trasparentiIl calcolo dei carichi attraverso le superfici finestrate

richiede la conoscenza dei seguenti parametri:• La radiazione solare massima mensile per il mese

considerato e per l’esposizione in oggetto (Rad.Sol)[W/m2] ;(Rad.Sol)[W/m ] ;

• Area finestre (Sup. Vetrata) [m2] ;• Fattori correttivi (fattore tapparelle, fattore foschia,

fattore Altitudine, fattore tipologia vetro); (F)• Fattori d’accumulo.

Q = (Rad. Sol.) x (Sup. Vetrata) x (F)

Il calcolo dell’energia attraverso le superfici finestrate può essere svolta su base giornaliera ( un giorno del mese è simile al successivo e richiede la conoscenza dei seguenti parametri:

• La radiazione solare media giornaliera per il mese considerato e per l’esposizione in oggetto [MJ/m2

giorno , KWh/m2giorno ] ;

• Area finestre (Sup. Vetrata) [m2] ;

• Fattori correttivi (fattore tapparelle, fattore foschia, fattore Altitudine,

Energia attraverso le Superfici

trasparenti

• Fattori correttivi (fattore tapparelle, fattore foschia, fattore Altitudine, fattore tipologia vetro); (F)

• Fattori d’accumulo.

Q1 = (Rad. Sol.) x (Sup. Vetrata) x (F) [J]

Trasmissione del calore attraverso

Vetri e Strutture opacheVetri Q = K x S x ∆T

Strutture opache

Q = a x (Rad. Sol.) + hext x (Te – Tp) – R

Q = hext x (To – Tp)Q = hext x (To – Tp)

a = coefficiente di assorbanza

hext = coefficiente liminare [W/m2]

R = Potenza riemmessa verso il cielo [W/m2]

To = Temperatura terra-cielo [K o °°°°C]

Q = Kp x Sp x (To – Tin)

CARICHI INTERNI

PERSONENumero persone * (Calore sensibile (W) + Calore latente (W))

Si deve ipotizzare un numero di persone “ragionevole”

ILLUMINAZIONE

Funzione del numero di lampade, del tipo (l’energia è in parte Funzione 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 PRESENTI

Altre sorgenti che possono essere presenti in ambiente e che

dissipano in esso parte dell’energia elettrica assorbita.

Devo inserire un valore “ragionevole” in genere specifico.

INFILTRAZIONI D’ARIAL’infiltrazione di aria esterna è responsabile di apporti di calore

sensibile e latente non desiderati in ambiente quantificabili

attraverso le seguenti relazioni:

Qsensibile = ρρρρ x V x (cp + 1,84 x X) x ∆∆∆∆T [kW];

ρ = Massa Volumica [kg/m3]

V = Volume [m3]

Cp = Calore specifico [KJ/KgK]

X = Umidità assoluta (grado igrometrico) [gr/Kg]

Delta T = differenza di temperatura [K]

Si osservi che il Qsensibile è simile a quello invernale con la sola differenza

di considerare l’apporto dell’acqua

INFILTRAZIONI D’ARIA

Qlatente = ρρρρ x hl x V x ∆∆∆∆X [kW];

ρ = Massa Volumica [ kg/m3]

hl = Entalpia per unità di massa [KJ/Kg]

V = Volume [m3]

∆X = differenza diUmidità assoluta (grado igrometrico) [gr/Kg]∆X = differenza diUmidità assoluta (grado igrometrico) [gr/Kg]

Si osservi che il Qlatente non viene calcolato nella situazione invernale

Si deve ipotizzare un valore di umidità relativa esterna (maggiore) ed un valore all’interno del locale (minore).

Valutazione Potenza di picco

La potenza di picco è la somma “pensata” dei vari carichi

termici parziali.

Se la condizione peggiore è in pieno giorno (caso normale in

estate) il carico relativo alla illuminazione sarà pari a zero.

Dall’osservazione dei vari carichi poso trovare delle logiche

di valutazione dei carichi molto diverse a seconda

dell’edificio e della sua destinazione d’uso (es.

supermercato)

ORE Rad Sol tr. Tras vetri Tras muri Ventil Apporti int Pers. Apparec Ventil

1 0 meno meno 0 0 meno sommo per riga

2 0 meno meno

3 meno più

….. più più più più più

meno

12 +più +più meno +più 0 0 più

meno

…..

Calore sensibile Calore latente

potenza

su base

oraria

Costruisco una tabella

20 più +più +più

24 0 meno +più - 0 0 meno

sommo per

colonna

energia

per tipo

Una potenza W per un tempo di un ora permette il calcolo di una energia Wh

Bilancio di potenza sensibile dell’edificio

CARICHI TERMICI ESTIVI

)( QiQsolQvQtQtot ++±±= [1]

[1] Equazione comprendente tutti i carichi istantanei

[2]

[1] Equazione comprendente tutti i carichi istantanei

[2] Equazione nelle condizioni peggiori è funzione dei carichi che sono funzione delle diverse ore della giornata

)( QiQsolQvQtQtot ++±±=

Bilancio di energia sensibile dell’edificio

CARICHI TERMICI ESTIVI

tempoQtotEtot

EiEsolEvEtEtot

*

)(

=

++±±= [1]

[2]tempoQtotEtot *=

[1] Equazione comprendente tutte le energie e da utilizzare

[2] Legame potenza energia particolarmente non vero nel

caso estivo

∫ ×= dtQtotEtot

[3] Legame potenza energia come integrale della potenza

[3]