Corso di impianti a a 2011 2012
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Carico termico invernale PowerPoint PPT Presentation


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Corso di Impianti a.a. 2011-2012. Carico termico invernale. Prof. M. Mistretta. Sistema clima-edificio-impianto. Il carico termico di un edificio sia invernale che estivo si determina considerando il sistema clima-edificio-impianto

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Carico termico invernale

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Presentation Transcript


Corso di impianti a a 2011 2012

Corso di Impianti

a.a. 2011-2012

Carico termico invernale

Prof. M. Mistretta


Sistema clima edificio impianto

Sistema clima-edificio-impianto

  • Il carico termico di un edificio sia invernale che estivo si determina considerando il sistema clima-edificio-impianto

  • Clima o insieme dei parametri climatici (temperatura, umidità, velocità dell’aria, ecc.) che influiscono sulle condizioni microclimatiche interne dello spazio confinato

  • Edificio (inteso come involucro) che separa lo spazio interno dall’ambiente esterno

  • Impianto, mezzo con cui mantenere nello spazio confinato le condizioni desiderate nel modo più indipendente possibile dalle condizioni esterne

  • Impianti termici, illuminotecnici, di sfruttamento dell’energia solare,ecc.


Carico termico invernale

Carico termico invernale

  • Per carico termico invernale si intende la massima energia termica che l’edificio, in precisate condizioni, univocamente definite, disperde verso l’ambiente esterno.

  • La conoscenza di questa grandezza consente di dimensionare un impianto di riscaldamento che mantenga all’interno dello spazio occupato condizioni confortevoli, cioè un determinato valore di temperatura dell’aria all’interno dell’involucro edilizio.


Carico termico invernale dell edificio

Carico termico invernale dell’edificio

  • Con un impianto termico di riscaldamento l’ambiente viene mantenuto a temperatura costante, poiché sono compensate le dispersioni di calore verso l’esterno.

  • La potenza termica da fornire per mantenere l’ambiente una prefissata temperatura interna di progetto, è ilcarico termico invernaledell’edificio.

  • Per uno stesso edificio, al variare della temperatura esterna, a parità di temperatura interna di progetto varierà il carico termico. Per tale motivo è necessario fissare anche la temperatura esterna di progetto.

  • E’ anche evidente che, fissate le temperature di progetto, che restano quindi costanti nel tempo, la condizione di calcolo si riconduce a quella di regime stazionario


Carico termico invernale

In condizioni di equilibrio


Ipotesi fondamentali

Ipotesi fondamentali

  • Ipotesi di calcolo del carico termico invernale di un edificio:

  • 1. REGIME STAZIONARIO

  • Si ipotizza di considerare costanti nel tempo i parametri climatici

  • 2. CONDIZIONE PIÙ SFAVOREVOLE

  • Si deve considerare la condizione termica più gravosa per l’impianto (Te)


Calcolo termico

Calcolo termico

NORMA UNI TS 11300

CARICHI TERMICI PER TRASMISSIONE

CARICHI TERMICIPER VENTILAZIONE


Carichi termici per trasmissione

Carichi termici per trasmissione

QT = A·K ·(Ti-Te)

QT è la potenza termica dispersa per trasmissione attraverso l’elemento di involucro considerato (W)

A è l’area della superficie dell’elemento di scambio termico (m2)

K è la trasmittanza dell’elemento di involucro (W/m2°C)

Ti è la temperatura dell’aria interna (°C)

Te è la temperatura dell’aria esterna (°C)

  • La dispersione termica deve essere valutata attraverso:

  • Gli elementi di involucro opachi (Murature: pareti, solai di copertura, pavimenti di fondazione) QT,op.

  • Gli elementi di involucro trasparenti (Superfici vetrate) QT,w.


Carichi termici per trasmissione1

Carichi termici per trasmissione


Determinazione della superficie a

Determinazione della superficie A


Temperatura interna di progetto

Temperatura interna di progetto


Temperatura esterna di progetto

Temperatura esterna di progetto


Trasmittanza per superfici opache

Trasmittanza per superfici opache

La trasmittanza K è definita dall'inverso della somma delle resistenze degli strati e delle intercapedini che costituiscono la parete e si misura in [W/m2K]:


Trasmittanza per superfici opache1

Trasmittanza per superfici opache


Trasmittanza per superfici opache2

Trasmittanza per superfici opache


Trasmittanza per superfici opache3

Trasmittanza per superfici opache


Trasmittanza per superfici vetrate

Trasmittanza per superfici vetrate


Trasmittanza per superfici vetrate1

Trasmittanza per superfici vetrate

TRASMITTANZA SUPERFICI VETRATE

Con riferimento alle dispersioni termiche attraverso le strutture trasparenti, la trasmittanza termica di un componente edilizio finestrato costituito dal serramento e dal vetro, è data dalla relazione:

dove:

Kv trasmittanza termica dell’elemento vetrato (W/m2 K)

Av l’area dell’elemento vetrato (m2)

Kt la trasmittanza termica del telaio (W/m2 K)

At l’area del telaio (m2).

Normativa di riferimento:

EN ISO 10077: 2002


Carico termico invernale

La trasmittanza termica di un componente trasparente, sia esso vetro singolo che multiplo, è data da:

dove:

1/he, la resistenza termica superficiale esterna Re (m2/K W)

li conduttività della lastra di vetro (1 W/m K)

si spessore della lastra di vetro (m)

di*Rs,i resistenza termica dello strato racchiuso tra le due lastre (m/K W)

1/hi la resistenza termica superficiale interna (m2/K W)

n numero di lastre costituenti il componente trasparente.


Carico termico invernale

e è l’emissività termica del componente trasparente (per vetri

normali il valore di e è pari a 0,837).


Carico termico invernale

Nella tabella seguente sono riportati i valori della resistenza termica di intercapedini d’aria Rs in funzione della emissività delle superfici e degli spessori.


Ponti termici

Ponti termici


Ponti termici1

Ponti termici

  • L'involucro degli edifici non è costituito solo da pareti piane in cui lo scambio termico si può ipotizzare per semplicità di calcolo, oltre che in condizioni di regime stazionario, anche in condizioni di flusso monodimensionale;

  • Esistono anche zone anomale della struttura in cui sicuramente il flusso non è ipotizzabile come monodimensionale, bensì bidimensionale o tridimensionale.

  • In corrispondenza di queste zone (pilastri, spigoli, ecc.) lo scambio termico risulta maggiore rispetto alla condizione di flusso monodimensionale; per questo motivo tali zone vengono definite ponti termici.


Ponti termici2

Ponti termici

  • In generale si ha un ponte termico in corrispondenza di un nodo tra elementi aventi coefficienti di trasmissione diversi e più precisamente:

    - nelle zone d'angolo tra due pareti esterne;

    - quando entro una struttura sono inseriti elementi strutturali a più alta conduttività termica;

    - tra muro esterno e pavimento;

    - in corrispondenza di serramenti.

    I ponti termici sono causa di due effetti importanti:

  • diminuzione della temperatura superficiale interna in corrispondenza della discontinuità;

  • aumento del flusso termico.

  • Ponti


Ponti termici3

Ponti termici


Ponti termici4

Ponti termici


Carichi termici di ventilazione

Carichi termici di ventilazione


Portata di ventilazione

Portata di ventilazione


Carico totale disperso

Carico Totale disperso


Caratteristiche termofisiche dell involucro

Caratteristiche termofisiche dell’involucro

  • Per valutare il carico termico di un edificio occorre quindi stimare le caratteristiche termofisiche dell’involucro:

  • - Pareti di tamponamento opache che delimitano lo spazio confinato

  • - Serramenti esterni (vetri, telai, orientamento, presenza di sistemi di oscuramento esterni ed interni)

  • - Strutture di tamponamento orizzontali (coperture, solette su cantinati, ecc.)


Elementi di dispersioni

ELEMENTI DI DISPERSIONI

  • Nel calcolo dovranno essere considerate le seguenti dispersioni di calore:

  • - Trasmissione attraverso le strutture verso l’esterno (pareti opache e trasparenti)

  • - Trasmissione attraverso le strutture verso gli ambienti non riscaldati o con temperature diverse da quelle dell’ambiente considerato

  • - Ponti termici

  • - Ventilazione dei locali


Parametri di progetto

PARAMETRI DI PROGETTO

Nelle condizioni di progetto sono fissati i seguenti parametri:

a) temperatura dell’aria all’interno ed all’esterno dell’edificio;

b) umidità relativa dell’aria all’interno ed all’esterno interna;

c) numero di ricambi d’aria;

d) proprietà termo-fisiche dei materiali che costituiscono o

costituiranno l’involucro edilizio;

e) eventuali apporti di energia termica, gratuiti.


Temperature di progetto

TEMPERATURE DI PROGETTO

  • I valori delle temperature interna ed esterna di progetto sono fissati dalla normativa, in particolare:

    - temperatura interna Ti (°C)

    - Ti = 20 °C + 2 °C di tolleranza per tutti gli ambienti degli edifici, con esclusione di quelli adibiti ad attività industriali ed artigianali o ad utenze particolari, quali piscine, camere operatorie, ecc.;

  • La temperatura esterna Te (°C) dipende dalla zona


Carico termico invernale

  • Il carico termico invernale rappresenta, come detto, la potenza termica che l’impianto deve fornire agli ambienti dell’edificio per assicurare il mantenimento della temperatura interna di progetto.

  • In tali condizioni, deve sempre risultare:

  • in cui:

    - Qu rappresenta la potenza termica uscente dagli ambienti;

    - Qe rappresenta la potenza termica entrante, ossia quella che l’impianto deve cedere agli ambienti per bilanciare la potenza termica uscente.


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