Fabbisogno di energia termica in regime invernale

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1 Corso d IMPIANTI TECNICI Fabbsogno d energa termca n regme nvernale Prof. Paolo ZAZZINI Dpartmento INGEO Unverstà G. D Annunzo Pescara

2 Il DPR 412/93 suddvde l terrtoro nazonale n Zone clmatche n funzone del valore assunto dal parametro Grad Gorno GG GG n j1 t t eg, j La sommatora è estesa a tutt gorn dell anno n cu t eg,j < 12 C t temperatura d rfermento per gl ntern rscaldat = 20 C t eg,j temperatura meda gornalera esterna. Allegato A DPR 412/93 Zona clmatca GG Zona A GG < 600 Zona B 600 < GG < 900 Zona C 900 < GG < 1400 Zona D 1400 < GG < 2100 Zona E 2100 < GG < 3000 Zona F GG > 3000

3 Le zone clmatche servono a stablre l perodo annuo d eserczo degl mpant (stagone d rscaldamento) e la temperatura esterna d progetto. DPR 412/93 Zona clmatca Zona A Zona B Zona C Zona D Zona E Zona F Stagone d rscaldamento 1 Dcembre - 15 Marzo 1 Dcembre - 31 Marzo 15 Novembre - 31 Marzo 1 Novembre - 15 Aprle 15 Ottobre - 15 Aprle 200 gg. dal 15 Ottobre UNI Localta Pescara L Aqula Chet Teramo Zona clmatca D E D D

4 Categore d edfc (DPR 412/93) E.1 Edfc adbt a resdenza e assmlabl (1) resdenze a carattere contnuatvo (abtazon cvl, colleg, convent, case d pena, caserme) (2) resdenze con occupazone saltuara ( case per vacanze, fne settmana e sml) (3) edfc adbt ad albergo, pensone e sml. E.2 Edfc adbt ad uffc E.3 Edfc adbt a case d cura, ospedal... E.4 Edfc adbt ad attvtà rcreatve, d culto, assocatve... E.5 Edfc adbt ad attvtà commercal E.6 Edfc adbt ad attvtà sportve (1) pscne, saune...; (2) palestre...; (3) servz... E.7 Edfc adbt ad attvtà scolastche... E.8 Edfc adbt ad attvtà ndustral ed artganal Se esstono categore dverse nello stesso edfco cascuna deve essere consderata nella categora che le compete.

5 Perdte per trasmssone Perdte per ventlazone Apport ntern EDIFICIO Apport solar Edfco Fattore d utlzzazone Perdte d emssone IMPIANTO Energa prmara Perdte d dstrbuzone Perdte d accumulo Perdte d generazone Impanto termco Energa prmara degl auslar

6 Potenze termche da consderare nel blanco termco Dsperson termche tra ambente nterno ed esterno attraverso paret opache e trasparent Dsperson termche tra ambente nterno ed esterno attraverso pont termc Dsperson termche tra ambente nterno ed ambent ntern a dversa temperatura (non rscaldat) Dsperson termche verso l terreno Scamb termc dovut alle nfltrazon d ara attraverso l nvolucro (fnestre, cassonett, etc.) e al rnnovo dell ara (ventlazone) Apport termc gratut sensbl e latent dovut a persone, mpant d llumnazone, apparecchature present Apport gratut solar

7 Regme nvernale La temperatura esterna subsce oscllazon contenute ntorno al valore medo che è sensblmente dverso dalla temperatura nterna d 20 C Condzon d regme stazonaro temperatura esterna costante par ad un valore medo statstco determnato per cascun mese dell anno del sto n cu è ubcato l edfco (UNI 10349) temperatura nterna costante par a 20 ±1 C (DPR 412/93)

8 Dmensonamento dell mpanto termco Calcolo delle dsperson per trasmssone e ventlazone Per l dmensonamento dell mpanto termco, s effettua l calcolo delle dsperson termche nelle condzon pù gravose d funzonamento, trascurando gl apport solar e gratut ed mponendo una condzone d temperatura esterna costante e mnma per l sto consderato. Per Pescara T e = 2 C In molt cas pratc s fa ancora rfermento alla veccha Norma UNI 7357/74, sebbene sa stata sosttuta dalla UNI EN 12831

9 DISPERSIONI PER TRASMISSIONE Paret opache verso l esterno Q d,1 U A tn t out L j j n out C k trasmttanza della esma parete opaca dell nvolucro area della superfce dsperdente della esma parete opaca dell nvolucro dfferenza d temperatura tra nterno ed esterno U 1 n n j1 1 L j j m k 1 1 C k 1 spessore dello strato jesmo della parete esma conducbltà termca dello strato jesmo della parete esma (UNI-CTI 10351) adduttanza nterna (7,7 W/m 2 K per paret vertcal, 6 W/m 2 K per paret orzzontal) adduttanza esterna (25 W/m 2 K) n Q d 1 Q, n cu 1 conduttanza untara del kesmo strato non omogeneo della parete esma out Q U A m K t n t out W m K 2 2 m W mk W m K 2 W m 2 K W m K 2

10 DISPERSIONI PER TRASMISSIONE Pont termc Q d 2 Ponte termco dscontnutà d forma, d struttura o msta (forma + struttura) Producono n ncremento della dspersone termca (va preferenzale d dspersone) Es Attacco parete-solao, parete-parete, parete pavmento, plastro, telao d fnestra o d porta Ponte termco d forma Ponte termco d struttura Ponte termco msto

11 In corrspondenza d un ponte termco l fenomeno termco non può essere consderato monodmensonale Le lnee soflusso sono sempre perpendcolar alle lnee soterme. Nelle zone ndsturbate lnee soterme parallele alle facce estreme della parete => flusso termco monodmensonale. Nella zona del ponte termco lnee soterme ncurvate => flusso termco b-trdmensonale.

12 Coeffcente d eterogenetà della temperatura superfcale t t n n t t pt p0 1,5 Ponte termco grave t n t pt t p0 temperatura dell ara nterna C temperatura della parete nella zona del ponte termco temperatura della parete nella zona ndsturbata C C In edfc solat termcamente, pont termc non corrett ncdono sulle dsperson termche percentualmente d pù che negl edfc non solat Intervento correttvo ottmale solamento a cappotto esterno dell edfco, che nbsce l effetto del ponte termco rcosttuendo la contnutà strutturale

13 Poché l flusso non è monodmensonale, non s può calcolare la dspersone termca d un ponte termco col metodo della trasmttanza. A cascuna tpologa d ponte termco è assocato un coeffcente lneco, che consente d valutare la potenza termca dspersa nel modo seguente Q pt k L t n t out essendo k coeffcente lneco del ponte termco consderato [W/mK] L estensone lneare del ponte termco consderato [m] t n temperatura d progetto nterna [K] t out temperatura d progetto esterna [K]

14 Coeffcent lnec UNI EN Tpologa d ponte termco [W/mK] Se l ponte termco è costtuto da un gunto tra due strutture che fanno parte d due zone termche dverse, l valore del coeffcente lneco dedotto dalla UNI EN deve essere rpartto tra le due zone nteressate

15 In prma approssmazone, per tener conto delle dsperson dovute a pont termc, s possono adottare le seguent maggorazon percentual alla dspersone totale della struttura (UNI EN ISO 14683) Tpologa d struttura Magg. % Parete con solamento a cappotto dall esterno senza aggett, balcon e con pont termc corrett 5 Parete con solamento a cappotto dall esterno con aggett, balcon 15 Parete omogenea n matton pen o n petra senza solante 5 Parete a cassa vuota con matton forat senza solante 10 Parete a cassa vuota con solamento nell ntercapedne (ponte termco corretto) 10 Parete a cassa vuota con solamento nell ntercapedne (ponte termco non corretto) 20 Pannello prefabbrcato n calcestruzzo con pannello solante all nterno 30

16 Indvduat tutt pont termc dell ambente consderato s effettua l calcolo della potenza totale dspersa sommando sngol contrbut Q d 2 n k 1 L t n t out dove n numero d pont termc dell ambente consderato k coeffcente lneco dell esmo ponte termco dell ambente consderato [W/mK] L estensone lneare dell esmo ponte termco dell ambente consderato [m] t n temperatura d progetto nterna [K] t out temperatura d progetto esterna [K]

17 DISPERSIONI PER TRASMISSIONE Serrament Q d3 La dspersone termca attraverso una fnestra s calcola tenendo conto che serrament sono costtut da due component telao e superfce vetrata. Q d 3 U w A w t n t out dove U w trasmttanza termca del serramento [W/m 2 K] A w area del serrranento [m 2 ] Per calcolare l valore d U w s possono utlzzare due procedure defnte dalla UNI EN ISO 10077/2002

18 Metodo rgoroso U w U g A g U A g f A A f f l g g U g trasmttanza termca area vetrata [W/m 2 K] A g area del vetro [m 2 ] U f trasmttanza termca del telao [W/m 2 K] A f area del telao [m 2 ] l g lunghezza del permetro del vetro [m] g trasmttanza termca lneare del serramento [W/mK] La trasmttanza termca lneare tene conto della conduzone d calore complementare dovuta all nterazone tra telao, vetro e dstanzatore del vetro e dpende dalle propretà termche d ognuno d quest component. La norma ISO defnsce un metodo numerco per l calcolo d g e fornsce, n alternatva, de valor d default per tpche combnazon d tela vetr e dstanzator

19 Metodo semplfcato Materale Spessore (mm) U f (W/m 2 K) S determna l valore della trasmttanza termca del telao U f n funzone del tpo d materale utlzzato e del suo spessore Legno duro (rovere, mogano, roko) Legno tenero (pno, abete, larce..) 50 2,4 60 2,2 70 2,1 50 2,0 60 1,9 70 1,8 PVC a due camere 2,2 Es. telao n legno tenero, spessore 50 mm, U f = 2 W/m 2 K PVC a tre camere 2,0 PVC (tela da mm) 1,2 1,7 Allumno senza taglo termco 7,0 Allumno con taglo termco 2,2 3,8

20 Con l valore d U f s determna U w selezonando l tpo d vetrata con l relatvo valore d U g Tpo d vetrata U g Uw con area telao par al 20%dell area dell ntera fnestra U f Uw con area telao par al 30%dell area dell ntera fnestra U f 1,8 2,0 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 7,0 1,8 2,0 2,2 2,6 3,0 3,4 3,8 7,0 Sngola 5,7 4,9 5,0 5,0 5,1 5,2 5,2 5,3 6,0 4,5 4,6 4,6 4,8 4,9 5,0 5,1 6, ,3 3,2 3,2 3,3 3,4 3,5 3,5 3,6 4,1 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,6 4, ,1 3,0 3,0 3,1 3,2 3,3 3,4 3,5 3,9 2,9 2,9 3,0 3,1 3,3 3,4 3,5 4, ,9 2,8 2,9 3,0 3,1 3,1 3,2 3,3 3,8 2,7 2,8 2,9 3,0 3,1 3,2 3,4 4,2 Esempo vetrata con U g = 3,1 W/m 2 K, U w =3,0 W/m 2 K

21 DISPERSIONI PER TRASMISSIONE Q d, Dsperson verso local non rscaldat 4 n, 4 n cu 1 Q d Q Q U A t n t loc U A tn t loc trasmttanza della esma parete dell nvolucro dsperdente verso un locale non rscaldato m K area della superfce della esma parete dell nvolucro dsperdente 2 verso un locale non rscaldato m W 2 dfferenza d temperatura tra nterno e locale non rscaldato K U 1 n n j1 L j j 1 m k 1 1 C k 1 out

22 Temperature esterne d progetto per local non rscaldat UNI CTI 7357/74 Temp. Locale contguo 20 C Temp. est. - 5 C

23 DISPERSIONI PER TRASMISSIONE Dsperson verso l terreno Q d,5 Q d U, 5 pav Apav tn 12,5 U coeffcente globale d scambo termco tra l ambente nterno ed l terreno [W/m 2 K] t n pav A pav area del pavmento [m 2 ] 12 dfferenza d temperatura tra ambente nterno e temperatura meda del terreno [K] U 1 1 K C pav 1 pav K pav C trasmttanza termca del terreno [W/m 2 K] conduttanza termca del terreno [1,74 W/m 2 K]

24 DISPERSIONI PER VENTILAZIONE La necesstà d effettuare l rcambo d ara rchesto per motv genc comporta l ntroduzone all nterno dell ambente d ara d rnnovo a temperatura par a quella esterna. La potenza termca necessara per rscaldare quest ara alla temperatura d benessere equvale ad una dspersone, che vene pertanto detta per ventlazone Q v c a a G v t n t out In cu Q v potenza termca dspersa per ventlazone [W] a denstà dell ara [1,2 kg/m 3 ] c a calore specfco dell ara [1004 J/kg K] G v portata dell ara d rnnovo [m 3 /s] t n temperatura dell ara nterna [ C] t out temperatura dell ara esterna [ C]

25 La portata d ara d rnnovo d calcola potzzando un numero d rcamb orar per una cvle abtazone par a 0,3 volum /ora (UNI TS ). Indcando con V l volume dell ambente, s ha 0,3V 3600 m s G v 3 A ttolo d esempo, calcolamo la potenza dspersa per ventlazone da un ambente d volume 600 m 3 Q v c a a G 1084,3 W 1,1 kw v t t 1, , e