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Energy chit valutazione-carico_termico1_11-7-2011

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Energy chit valutazione-carico_termico1_11-7-2011

  1. 1. Valutazione del“carico termico”
  2. 2. Carichi termici invernali (1) Bilancio energetico dell’edificio
  3. 3. 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 (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.
  4. 4. Carichi termici (1) Bilancio di potenza dell’edificio • • • • • Q sens = Q sens _ trasmissione + Q sens _ vent + Q sens _ persone + Q sens _ sorgenti • • • • Q lat = Q lat _ vent + Q lat _ persone + Q lat _ sorgenti [1] • • • Q totale = Q sens + Q lat[1] Equazione comprendente tutti i carichi istantanei
  5. 5. Carichi termici (2) Bilancio di energia dell’edificio Q sens = Q sens _ trasmissione + Q sens _ vent + Q sens _ persone + Q sens _ sorgenti Q lat = Q lat _ vent + Q lat _ persone + Q lat _ sorgenti Q totale = Q sens + Q lat
  6. 6. Meccanismi di scambio termico Conduzione Avviene prevalentemente tra due corpi Conduzione: 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 Convezione Avviene quando uno dei due corpi coinvolti nello Convezione: scambio termico è un fluido. Per effetto combinato di un campo 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.Irraggiamento:Irraggiamento Il calore viene scambiato medianteemissione e assorbimento di radiazioneelettromagnetica. L’irraggiamento non richiede lapresenza di un mezzo.
  7. 7. Trasmissione • Q sens _ trasmissione = ∑i Ai *U i * (Tin − Tout ) Ai = superficie iesima [m2] Ui = trasmittanza iesima [W/m2° C] Tin = temperatura interna [K o °C] Tout = Temperatura esterna [K o °C]
  8. 8. La conduttività termica λ (W/mK) (W/mK)Trasmissione calore
  9. 9. La conduttività termica λ (W/mK)
  10. 10. La 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, deldistanziatore e del telaio (W/mK)lg lunghezza del ponte termico lineare dell’infisso (m)
  11. 11. La trasmittanza del vetro 1 U vetro = = Rint erna + Rvetro 1 + Rint ercapedine + Rvetro 2 + Resterna 1 =Trasmissione calore 1 sv 1 1 1 s 1 + + + + v2 + hi λ v 1 Nu λf 4σ Tm 3 λ v 2 he Lc 1 1 1 3 2 + −1 hconv ε1 ε 1422 3 4 hrad 14 4424 4 4 3 Rint ercapedine
  12. 12. Ventilazione Potenza sensibile scambiata per ventilazione ∗ Q sens _ vent = n × V × rho × Cp × (Tin − Tout ) Dove: rho = Massa volumica (Kg/m3) V = Volume netto (m3) n = ricambi ora (1/h) rhoxCp = 0,34 (Wh/m3°C)
  13. 13. Carichi interniPERSONENumero persone * Calore sensibile (W/persona)ILLUMINAZIONEFunzione del numero di lampade, del tipo (l’energia è in parteutilizzata 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 chedissipano in esso parte dell’energia elettrica assorbita.
  14. 14. Apporti solari su superfici trasparenti (1)Radiazione incidente: kWh/m2giorno
  15. 15. Apporti solari su superfici trasparenti (2)
  16. 16. Apporti solari su superfici trasparenti (7)
  17. 17. Apporti solari su superfici trasparenti (4)
  18. 18. Apporti solari su superfici trasparenti (5)
  19. 19. Apporti solari su superfici trasparenti (6)
  20. 20. Ponti termici (1) PI6 S8 C2 S8 PI2 A2 S8 SC6Dispersioni in una geometria semplice, tratto da norma UNIEN ISO 14683.
  21. 21. Ponti termici (2) Elemento edilizio U [W/(m2K)] Pareti 0,40 Tetto 0,30 Serramento 3,50 Porta 3,00 Pavimento su terreno 0,35 Spessori Pareti perimetrali: 30 cm Tetto: 25 cm Pavimento: 25 cm
  22. 22. Ponti termici (3) U A U*A Elemento edilizio [W/m2 K] [m2] [W/K] Pareti 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
  23. 23. Ponti termici (4) Ponte termico Ψe Le Ψe *Le [W/m K] [m] [W/K] Parete est./parete est. [A2] -0,1 12 -1,20 Copertura/parete est. [C2] 0,5 32,4 16,20 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
  24. 24. Ponti termici secondo CENED (5) Calcolo ella trasmittanza termica correttaFT,K = è il fattore correttivo da applicare al valore di trasmittanzatermica della struttura opaca così da tener conto delle maggiorazionidovute ai ponti termici.Ponte termico con input analitico:La trasmittanza termica media della generica struttura k-esima, siaessa opaca o trasparente, viene determinata attraverso l’equazione:
  25. 25. Aria UMIDA (1)L’aria atmosferica viene solitamente indicata come “ariaumida”, e può essere considerata come una miscela di uncomponente gassoso l’aria secca (78% azoto, 21%ossigeno, e altri gas) e di una piccola quantità di vaporeacqueo surriscaldato (dell’ordine di alcuni grammi perkilogrammo di aria).Questa piccola quantità è però molto importante perchépuò condensare in corrispondenza a superfici a bassatemperatura: in tal caso lo stato della miscela varia,impoverendosi di vapore.
  26. 26. 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 definirelo stato dell’aria.1) temperatura di rugiada2) temperatura di bulbo umido3) temperatura di bulbo secco
  27. 27. Aria UMIDA (3)
  28. 28. Aria UMIDA (4) Trasformazioni sul diagramma di MollierDeterminazione dellatemperatura di rugiada(tr) e della temperaturadi bulbo umido (ts).
  29. 29. Aria UMIDA (5) Riscaldamento e raffreddamento sensibile attraverso una batteria di scambio termico.
  30. 30. Aria UMIDA (6) Schema del processo di miscelazione di due correnti daria.
  31. 31. Aria UMIDA (7)Schema del processo di deumidificazione.
  32. 32. UmidificazioneSi nebulizza acqua o si inietta vaporeL’ 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 adentalpia costante.La temperatura dell’aria in uscita è la temperatura di bulboumidoSe uso il vapore l’aria non si raffredda e la trasformazione èpraticamente isoterma.
  33. 33. Apporti latenti•Q lat = Gv × h v = N persone × g v + G processi + Gin × ( X in − X out )Dove:hv = entalpia del vapore (2550 kJ/kg)gv = portata vapore prodotta dalle persone (40-400 g/h)
  34. 34. Bilanci complessivi (1) te, xe, ϕe, he ti, xi, ϕi, hi Ge Ga Ambiente Gr Ges ta, xa, ϕa, ha
  35. 35. Bilanci complessivi (2) • •Ga • (hi − ha ) + Q sens + Q lat = 0Ga • ( xa − xi ) − Gv = 0

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