Trasmissione del calore attraverso le pareti perimetrali di un edificio ad uso civile

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Berto Fede
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1 Trasmissione del calore attraverso le pareti perimetrali di un edificio ad uso civile Si consideri una parete piana perimetrale di un edificio costituita, come scematizzato in figura, dai seguenti strati, in serie: - Uno strato di intonaco esterno, di spessore x 0,0m - Uno strato di mattoni forati di spessore x 0,m - Una intercapedine d aria di spessore x 3 0,0m - Uno strato di mattoni forati di spessore x 4 0,08m - Uno strato di intonaco interno di spessore x 5 0,0m

2 Ambiente esterno intonaco esterno mattoni Intercapedine d aria mattoni t 4 t 5 intonaco esterno Ambiente interno t i C t t t 3 t 6 t e 0 C x x x 3 x 4 x 5 Scema della sezione di una parete perimetrale di un edificio ad uso civile e rappresentazione qualitativa dell andamento della temperatura

3 Si vogliono calcolare, in assenza di irraggiamento solare, in regime termico stazionario, supponendo il problema unidimensionale e trascurando la resistenza di contatto: ) Il coefficiente globale di scambio termico H ) Il flusso termico /A ce attraversa m di parete quando la temperatura dell aria esterna t e 0 C e quella dell aria dell ambiente interno t i C 3) La temperatura t 6 della superficie interna delle pareti e quindi la differenza tra la temperatura dell aria dell ambiente interno e quella della superficie interna della parete.

4 I valori delle conducibilità termice dei materiali sono reperibili in letteratura. Per i valori dei coefficienti di scambio termico liminare esterno e, interno i e di quelli in corrispondenza delle due facce dell intercapedine si è soli assumere, nel caso di pareti perimetrali di edifici costituite come quella in esame, i seguenti valori: Strato di intonaco esterno: conducibilità 0,7 cal m C Strato di intonaco interno: conducibilità 0,5 cal m C Coefficiente di scambio termico liminare esterno Coefficiente di scambio termico liminare interno e 0 cal/m C i 7 cal/ m C

5 La differenza tra i valori di e ed i è dovuta ance al fatto ce le correnti convettive si manifestano con maggiore intensità sulle superfici esterne ce su quelle interne. Attraverso gli strati di mattoni forati, la trasmissione del calore avviene sia per conduzione ce per convezione (ed irraggiamento). Analogamente avviene nell intercapedine d aria (nella figura l andamento della temperatura in questi strati è stato tratteggiato per ricordare quanto ora detto). Pertanto si è soliti caratterizzare questi strati con il valore di una grandezza detta conduttanza frontale, ce rappresenta il flusso termico ce attraversa l unità di superficie frontale dello strato per un salto di temperatura tra le due facce estreme dello strato stesso pari ad C.

6 flusso termico La conduttanza frontale viene qui indicata con C. C m cal C m C Strato di mattoni forati da cm Intercapedine d aria di 0 cm Strato di mattoni forati da 8 cm C 3, [cal/m C] C 3 5,5 [cal/m C] C 4 3,65 [cal/m C] Soluzione ) L espressione generale ce fornisce il valore del coefficiente globale di scambio termico H è data dalla: K x x5 C C C Si ottiene K e 0,97 3 cal/m C,5W /m 4 5 i C

7 ) Il flusso termico ce attraversa l unità di area di parete vale: cal A K T 0,97,34 m / 3) La temperatura t 6 della superficie interna delle pareti si ottiene dalla: i( ti t6 ) A t6 ti 8,95 C A i La differenza tra la temperatura dell aria dell ambiente interno e quella della superficie interna della parete vale quindi t3,05 C

8 Trasmissione del calore attraverso vetro semplice ( caso) VETRO SEMPLICE X3mm t i 0 C Dx3mm t e -5 U U( t i t e ) x i e 0, ,76 3 0,5 0,004 0,043 5,8 W / m C 0,7 5,8(0 5) 45,5 [W /m ]

9 Trasmissione del calore attraverso vetro semplice ( caso) VETRO SEMPLICE X6mm t i 0 C Dx6mm t e -5 U U( t i t e ) x i e 0, ,76 3 0,5 0,008 0,043 5,68 W / m C 0,76 5,68(0 5) 4,05 [W /m ]

10 Trasmissione del calore attraverso vetro doppio composto da due lastre di vetro semplice di spessore Dx3 mm e intercapedine di 6 mm (conduttanza frontale C5,6 W/m C) (3 caso) t i 0 C 4 mm 6mm 4mm t e -5 Conduttanza frontale intercapedine C5,6 W/m C,8(0 5) U U( t i t e ) 70 i x [W /m ] C x 0,004 0, ,76 5,6 0,76 3 0,5 0,005 0,78 0,005 0,043,8 W / m C 0,356 e

11 Confronto tra vetri semplici e doppi t i 0 C t e -5 Vetro semplice x3mm U 5,8 [W/m ] 45,5 [W/m ] Dx3mm t i 0 C Vetro semplice x6mm Dx6mm t e -5 U 5,68 [W/m ] 4,05 [W/m ] t i 0 C Vetro doppio con intercapedine vetrocamera t e -5 U,8 [W/m ] 70 [W/m ] 4 mm 6mm 4mm

12 Trasmissione del calore attraverso finestre con vetri semplici e doppi Una finestra è costituita da una lastra di vetro di spessore x v 3,8 mm e conducibilità termica v 0,76 W/m C. Si vuole determinare, in assenza di irraggiamento solare, la riduzione percentuale della potenza termica trasmessa se la finestra a vetro semplice viene sostituita con una a due lastre di vetro delle stesse caratteristice, separate da una intercapedine d aria di spessore x a 6,35 mm e conduttanza frontale W 4, m C Ca

13 Soluzione Nel caso della finestra a vetro semplice il valore del coefficiente globale di scambio termico H vale K' e x v v i in cui cal W 0 3, ed m C m C e 7 cal W 8, m C m C i Sostituendo i valori si ottiene W K' 5,87 m C

14 Nel caso della finestra a doppio vetro il valore del coefficiente globale di scambio termico vale K'' e x v C a x v i W K'',39 m C

15 Se t e è la temperatura dell aria dell ambiente esterno e t i quella dell aria dell ambiente interno, il flusso termico ce esce attraverso l unità di superficie della finestra vale: con il vetro semplice A H ( ) t i t e con il vetro doppio A H ( ) t i t e La riduzione percentuale del flusso termico scambiato con l esterno vale pertanto: H H H 59,8%

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