Scuola Estiva di Fisica Tecnica 2008 Benevento, 7-11 luglio 2008 termofisica dell involucro edilizio. Parte seconda prof.
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- Albano Costantini
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1 Scuola Estiva di Fisica Tecnica 2008 Benevento, 7-11 luglio 2008 termofisica dell involucro edilizio L attivazione della massa e i materiali a cambiamento di fase per l involucro edilizio opaco: presentazione di risultati di simulazioni numeriche e analisi critica di esiti sperimentali Parte seconda prof. Paolo Principi, Dipartimento di Energetica Università Politecnica delle Marche p.principi@univpm.it
2 > ANALISI SPERIMENTALE _ Sperimentazione in interno Valutazioni sugli aspetti tecnologici Valutazione preliminare del comportamento energetico Validazione di metodi numerici _ Sperimentazione all esterno Comportamento termico delle pareti inserite nel contesto dell edificio Effetti all interno dell ambiente
3 Tecniche sperimentali indoor
4 camera climatica
5 > Prove sperimentali di laboratorio ambiente interno ambiente esterno Simulazione di condizioni ambientali esterne ed interne su provino di materiale da costruzione in camera climatica
6 Prove di laboratorio in camera climatica - simulatore di radiazione Simulatore della radiazione solare
7 Prove di laboratorio in camera climatica con simulatore di radiazione Pareti termostatate per simulazione comportamento termico di murature esterne nelle varie stagioni 4400 TC TC2 TC3 TC TC4 600 TC Pianta della camera climatica in assetto di prova per l analisi del comportamento di un materiale da costruzione o di un subsistema edilizio
8 Test indoor su sistemi edilizi utilizzanti PCM
9 Prove su prototipi di pakaging per PCM nelle pareti Polistirene espanso Alluminio PCM Aria Densità ρ kg/m 3 1,1774 Calore specifico C p J/kg K T= 32 C, in ogni altro range di T 1 005,7 Conducibilità termica λ W/m K 0, ,5 T< 32 C 0,7 T> 32 C 0,025 in assenza di convezione Temperatura di fusione C
10 05/09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ /09/ TR TR3 TR4 TR2 05/09/ /09/ TR1 TR3 TR2, TR4 Prove di laboratorio in camera climatica con simulatore di radiazione 05/09/ /09/ /09/ /09/ /09/ Temperatura [ C]
11 > Prove sperimentali di laboratorio Davanti al PCM R1 R /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ /07/ temp [ C] Nella superficie posteriore del PCM time _ Materiale in passaggio di fase = sale idrato con punto di fusione a 32 C _ 9 am 16 pm : PCM stores energy keeping low the temperature back to the panel _ The tests are carried out more time to check the validity of technologic solutions
12 Tecniche sperimentali outdoor
13 Campagna apparato sperimentale Dipartimento di Energetica Laboratorio all aperto sud di Energetica Ambientale Area 5000 m Pianta con la disposizione della attrezzature Campo prove materiali in passaggio di fase
14 OBIETTIVI: 1 - Valutare la Durabilità del PCM collocato dentro una stratificazione e sottoposto a cicli reali di solidificazione-fusione 3 - Valutare le condizioni termoigrometriche ed il comfort all interno di edifici utilizzanti PCM 2 - Valutare l efficienza e la natura degli scambi termici delle pareti irraggiate contenenti PCM tra interno ed esterno 4 confrontare le prestazioni energetico-ambientali tra edifici normali ed edifici utilizzanti PCM
15 layout campo sperimentale e tipologia box di prova 8 edifici di prova 1di riferimento 3 per applicazioni PCM in pareti 2 per applicazione PCM nei pavimenti
16 apparato sperimentale INVOLUCRO PRIVO DI PCM MISURE BOX: Pianta 3 m x 3,24 m Altezza 3 M NATURA DELLE PARETI DEI BOX PARETE SUD CON PCM VARI MODELLI FUNZIONALI DI PARETE
17 apparato sperimentale Processo costruttivo
18 apparato sperimentale Processo costruttivo
19 Test per la valutazione dell uniformità di comportamento termico della parete irraggiata a sud
20 apparato sperimentale Il piano della sperimentazione: 8 TIPI DI BOX (6+2) Mod. funzionale Caratteristiche BOX 1 - Box di controllo BOX 2 2 PCM 48 C con dietro intercapedine ventilata BOX 3 1 PCM 48 C senza ventilazione BOX 4 1 PCM 32 C senza ventilazione BOX 5 2 BOX 6 3 PCM 32 C con dietro intercapedine ventilata PCM 32 C con davanti intercapedine ventilata BOX 7 1 PCM in casseri di polistirene BOX 8 Invernale Muro Trombe
21 apparato sperimentale R10 R1,R2,R3 R4,R5,R6 T1 T3 T2 T1,T4,T7 R1 R4 T2,T5,T8 R2 R5 R9 T4 T6 T5 R7 Termoresistenze Termocoppie T3,T6,T9 R3 R6 T7 T9 T8 R8 9 TERMOCOPPIE 10 TERMORESISTENZE strumentazione permanente distribuzione delle sonde
22 > OUTDOOR EXPERIMENTAL TESTS Data acquisition Termoresistenze RTD 100 termocoppie Type T
23 apparato sperimentale Sonde interne di temperatura Centralina misura parametri climatici Sistema di acquisizione dati
24 apparato sperimentale sistema di monitoraggio
25 apparato sperimentale Modalità di installazione del pcm nella parete su con pakaging in buste di alluminio
26 Tecniche sperimentali outdoor Pareti
27 Pareti prefabbricate leggere Valutazione comportamento di pareti utilizzanti PCM dotate o non dotate di intercapedine d aria Confronto con parete tradizionale
28 Parete di riferimento non è presente lo strato di PCM Parete 1
29 Parete con intercapedine d aria è presente lo strato di PCM PCM con punto di fusione a 32 C spessore dello strato 3 cm Parete 2
30 Parete senza intercapedine d aria è presente lo strato di PCM PCM con punto di fusione a 32 C Spessore dello strato 3 cm Parete 3
31 box luglio R1 parete a sud sulla superficie esterna R2 parete a sud tra la superficie interna dell aquapanel e la barriera al vapore R3 parete a sud sulla faccia esterna del cartongesso (a contatto con l isolante) R4 parete a sud sulla superficie interna del cartongesso Time 2004/07/16 19:00: /07/16 23:45: /07/17 04:30: /07/17 09:15: /07/17 14:00: /07/17 18:45: /07/17 23:30: /07/18 04:15: /07/18 09:00: /07/18 13:45: /07/18 18:30: /07/18 23:15: /07/19 04:00: /07/19 08:45: /07/19 13:30: /07/19 18:15: /07/19 23:00: /07/20 03:45: /07/20 08:30: /07/20 13:15: /07/20 18:00: /07/20 22:45: /07/21 03:30: /07/21 08:15: /07/21 13:00: /07/21 17:45: /07/21 22:30: /07/22 03:15: /07/22 08:00: /07/22 12:45: /07/22 17:30: /07/22 22:15: /07/23 03:00: /07/23 07:45: /07/23 12:30:00 Parete 1 data R1 R2 R3 R4 temperature( C)
32 box luglio R1 parete a sud sulla superficie esterna R2 parete a sud sulla superficie esterne dei pannelli con PCM R3 parete a sud sulla superficie interna dei pannelli con PCM R4 parete a sud sulla faccia esterna del cartongesso (a contatto con l isolante) R5 parete a sud sulla superficie interna del cartongesso 2004/07/16 13:15: /07/16 18:00: /07/16 22:45: /07/17 03:30: /07/17 08:15: /07/17 13:00: /07/17 17:45: /07/17 22:30: /07/18 03:15: /07/18 08:00: /07/18 12:45: /07/18 17:30: /07/18 22:15: /07/19 03:00: /07/19 07:45: /07/19 12:30: /07/19 17:15: /07/19 22:00: /07/20 02:45: /07/20 07:30: /07/20 12:15: /07/20 17:00: /07/20 21:45: /07/21 02:30: /07/21 07:15: /07/21 12:00: /07/21 16:45: /07/21 21:30: /07/22 02:15: /07/22 07:00: /07/22 11:45: /07/22 16:30: /07/22 21:15: /07/23 02:00: /07/23 06:45: /07/23 11:30:00 Parete 2 data R1 R2 R3 R4 R5 temperature( C)
33 box luglio R1 parete a sud sulla superficie esterna R2 parete a sud sulla superficie esterne dei pannelli con PCM R3 parete a sud sulla superficie interna dei pannelli con PCM R4 parete a sud sulla faccia esterna del cartongesso (a contatto con l isolante) R5 parete a sud sulla superficie interna del cartongesso R1 R2 R3 R4 R5 Time 2004/07/16 18:05: /07/16 22:40: /07/17 03:15: /07/17 07:50: /07/17 12:25: /07/17 17:00: /07/17 21:35: /07/18 02:10: /07/18 06:45: /07/18 11:20: /07/18 15:55: /07/18 20:30: /07/19 01:05: /07/19 05:40: /07/19 10:15: /07/19 14:50: /07/19 19:25: /07/20 00:00: /07/20 04:35: /07/20 09:10: /07/20 13:45: /07/20 18:20: /07/20 22:55: /07/21 03:30: /07/21 08:05: /07/21 12:40: /07/21 17:15: /07/21 21:50: /07/22 02:25: /07/22 07:00: /07/22 11:35: /07/22 16:10: /07/22 20:45: /07/23 01:20: /07/23 05:55: /07/23 10:30:00 Parete 3
34 confronto temperature radiali luglio 2004/07/16 13:15: /07/16 18:10: /07/16 23:05: /07/17 04:00: /07/17 08:55: /07/17 13:50: /07/17 18:45: /07/17 23:40: /07/18 04:35: /07/18 09:30: /07/18 14:25: /07/18 19:20: /07/19 00:15: /07/19 05:10: /07/19 10:05: /07/19 15:00: /07/19 19:55: /07/20 00:50: /07/20 05:45: /07/20 10:40: /07/20 15:35: /07/20 20:30: /07/21 01:25: /07/21 06:20: /07/21 11:15: /07/21 16:10: /07/21 21:05: /07/22 02:00: /07/22 06:55: /07/22 11:50: /07/22 16:45: /07/22 21:40: /07/23 02:35: /07/23 07:30: /07/23 12:25:00 data R5 box 2 R5 box 8 R4 box 6 temperatura( C)
35 Flussi luglio 2004/07/16 13:15: /07/16 22:35: /07/17 03:15: /07/17 07:55: /07/17 12:35: /07/17 17:15: /07/17 21:55: /07/18 02:35: /07/18 07:15: /07/18 11:55: /07/18 16:35: /07/18 21:15: /07/19 01:55: /07/19 06:35: /07/16 17:55: /07/19 11:15: /07/19 15:55: /07/19 20:35: /07/20 01:15: /07/20 05:55: /07/20 10:35: /07/20 15:15: /07/20 19:55: /07/21 00:35: /07/21 05:15: /07/21 09:55: /07/21 14:35: /07/21 19:15: /07/21 23:55: /07/22 04:35: /07/22 09:15: /07/22 13:55: /07/22 18:35: /07/22 23:15: /07/23 03:55: /07/23 08:35: /07/23 13:15:00 data Parete 1 Parete 2 Parete 3 B2 B6 b8 flussi [W/mq]
36 Confronto delle prestazioni prestazioni energetiche delle tre pareti in un giorno di luglio flusso termico nella parete sud Ore 8,00 Ore 20,00 energia accumulata dal pcm Riduzione sfasamento senza giorno
37 Confronto delle prestazioni prestazioni energetiche delle tre pareti nella stagione calda flusso termico nella parete sud Riduzione media del flusso termico giornaliero 2,5 W/m 2 (riduzione del 65%) Sfasamento medio giornaliero del massimo flusso termico 3 ore
38 Confronto delle prestazioni prestazioni energetiche delle tre pareti nella stagione calda temperatura internal superficiale surface temperature interna della parete /07/12 12:35: /07/12 17:25: /07/12 22:15: /07/13 03:05: /07/13 07:55: /07/13 12:45: /07/13 17:35: /07/13 22:25: /07/14 03:15: /07/14 08:05: /07/14 12:55: /07/14 17:45: /07/14 22:35: /07/15 03:25: /07/15 08:15: /07/15 13:05: /07/15 17:55: /07/15 22:45: /07/16 03:35: /07/16 08:25: /07/16 13:15: /07/16 18:05: /07/16 22:55: /07/17 03:45: /07/17 08:35: /07/17 13:25: /07/17 18:15: /07/17 23:05: /07/18 03:55: /07/18 08:45: /07/18 13:35: /07/18 18:25: /07/18 23:15: /07/19 04:05: /07/19 08:55:00 [ C] giorno time without PCM PCM
39 Confronto delle prestazioni prestazioni energetiche delle tre pareti nella stagione calda temperatura air temperature dell aria without PCM PCM /07/12 12:35: /07/12 17:25: /07/12 22:15: /07/13 03:05: /07/13 07:55: /07/13 12:45: /07/13 17:35: /07/13 22:25: /07/14 03:15: /07/14 08:05: /07/14 12:55: /07/14 17:45: /07/14 22:35: /07/15 03:25: /07/15 08:15: /07/15 13:05: /07/15 17:55: /07/15 22:45: /07/16 03:35: /07/16 08:25: /07/16 13:15: /07/16 18:05: /07/16 22:55: /07/17 03:45: /07/17 08:35: /07/17 13:25: /07/17 18:15: /07/17 23:05: /07/18 03:55: /07/18 08:45: /07/18 13:35: /07/18 18:25: /07/18 23:15: /07/19 04:05: /07/19 08:55:00 [ C] time giorno
40 Tecniche sperimentali outdoor Pareti - sistemi solari passivi
41 sistema passivo a guadagno indiretto Funzionamento diurno Funzionamento notturno
42 sistema solare passivo - parete solare vetro intercapedine PCM isolante
43 apparato di prova
44 apparato di prova Stratigrafia parete a sud glass INTERNO ESTERNO
45 apparato di prova Stratigrafia parete di confronto INTERNO ESTERNO
46 apparato sperimentale Sistema di monitoraggio e acquisizione dati SEZIONE PIANTA
47 14/03/ /03/ /03/ /03/ condizioni climatiche esterne I giorno campione Data/Ora 14/03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ Temp [ C] rad glob [W/m2] rad dir [W/m2]
48 Temp [ C] rad glob [W/m2] rad dir [W/m2] 15/03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ /03/ condizioni climatiche esterne II giorno campione
49 /03/14 00:00: /03/14 00:45: /03/14 01:30: /03/14 02:15: /03/14 03:00: /03/14 03:45: /03/14 04:30: /03/14 05:15: /03/14 06:00: /03/14 06:45: /03/14 07:30: /03/14 08:15: /03/14 09:00: /03/14 09:45: /03/14 10:30: /03/14 11:15: /03/14 12:00: /03/14 12:45: /03/14 13:30: /03/14 14:15: /03/14 15:00: /03/14 15:45: /03/14 16:30: /03/14 17:15: /03/14 18:00: /03/14 18:45: /03/14 19:30: /03/14 20:15: /03/14 21:00: /03/14 21:45: /03/14 22:30: /03/14 23:15:00 temperatura dell aria esterna e nell intercapedine -10 T interspace T outdoor [ C]
50 T interspace T outdoor [ C] 2004/03/15 00:00: /03/15 00:45: /03/15 01:30: /03/15 02:15: /03/15 03:00: /03/15 03:45: /03/15 04:30: /03/15 05:15: /03/15 06:00: /03/15 06:45: /03/15 07:30: /03/15 08:15: /03/15 09:00: /03/15 09:45: /03/15 10:30: /03/15 11:15: /03/15 12:00: /03/15 12:45: /03/15 13:30: /03/15 14:15: /03/15 15:00: /03/15 15:45: /03/15 16:30: /03/15 17:15: /03/15 18:00: /03/15 18:45: /03/15 19:30: /03/15 20:15: /03/15 21:00: /03/15 21:45: /03/15 22:30: /03/15 23:15:00 temperatura dell aria esterna e nell intercapedine
51 flussi termici parete sud
52 flussi termici parete sud
53 Scuola Estiva di Fisica Tecnica 2008 Benevento, 7-11 luglio 2008 termofisica dell involucro edilizio L attivazione della massa e i materiali a cambiamento di fase per l involucro edilizio opaco: presentazione di risultati di simulazioni numeriche e analisi critica di esiti sperimentali prof. Paolo Principi, Dipartimento di Energetica Università Politecnica delle Marche p.principi@univpm.it
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