FISICA TECNICA AMBIENTALE LABORATORIO DI TERMOTECNICA

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1 FISICA TECNICA AMBIENTALE LABORATORIO DI TERMOTECNICA

2 Termocamera s c( ob refl atm) s ob atm ob atm 1 ob so TTatm so TT s TT 1

3 Analisi di sensibilità dei vari parametri SW LW

4 Emissività La più importante caratteristica superficiale che influenza la quantità di energia radiante in condizioni termiche stazionarie ad una temperatura fissata è la sua emissività. La legge di Wien determina solamente un limite del massimo flusso di energia raggiungibile a quella temperatura (corpo nero). Questo è conseguenza del fatto che i corpi reali hanno limitata capacità di assorbimento. È necessario quindi introdurre un parametro che determina l assorbimento di corpi reali in relazione al corpo nero. L emissività di una superficie è definita come il rapporto tra la radiazione emessa dalla superficie e la radiazione emessa dal corpo nero alla stessa temperatura. ( T) E( T) E ( T) n E( T) = ε( T) σt 4

5 ( T,,,[ ]) Emissività monocromatica determinata lunghezza d onda; Emissività direzionale determinata direzione; Emissività emisferica mediata su tutte le direzioni; Emissività totale mediata su tutte le lunghezze d onda.

6 Ipotesi: Emissività di una superficie grigia e diffondente

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8 Misura dell emissività

9 Misura dell emissività

10 Piastra calda con anello di guardia Evidenze sperimentali su pareti piane di spessore << altezza permettono di ricavare il calore q scambiato per unità di tempo e superficie. T Distribuzione della temperatura nel solido q T x T 1 0 x 1 0 T T 0 x k T x

11 Il postulato di Fourier ( ) Definisce la quantità di calore che attraversa una superficie infinitesima comunque orientata in direzione ad essa normale q k x T x La conducibilità termica, k, è caratteristica del materiale ed è una delle sue proprietà termofisiche.

12 GHP Guarded Hot Plate L apparato GHP serve a stabilire la condizione di flusso termico stazionario uni-direzionale,attraverso un campione sottoforma di lastra con facce piane parallele; la stessa condizione che si avrebbe nel caso di una lastra piana indefinita con superfici esterne isoterme a temperature diverse. Forma integrale monodimensionale dell equazione di Fourier

13 GHP a singolo provino PIASTRA CALDA DI GUARDIA INFERIORE ISOLANTE

14 GHP a singolo provino ISOLANTE PIASTRA CALDA DI GUARDIA INFERIORE ISOLANTE

15 GHP a singolo provino ZONA DI MISURA ANELLO DI GUARDIA ISOLANTE PIASTRA CALDA SUPERIORE PIASTRA CALDA DI GUARDIA INFERIORE ISOLANTE

16 GHP a singolo provino PROVINO ISOLANTE PIASTRA CALDA PIASTRA CALDA DI GUARDIA INFERIORE ISOLANTE

17 GHP a singolo provino PIASTRA FREDDA PROVINO ISOLANTE PIASTRA CALDA PIASTRA CALDA DI GUARDIA INFERIORE ISOLANTE

18 GHP a singolo provino CONDUTTIMETRO ASSEMBLATO

19 Unitá di riscaldamento PIASTRA CALDA ANELLO DI GUARDIA 500 X 500 mm (125mm) 12 resistenze ZONA DI MISURA 250 X 250 mm 4 resistenze GAP Fessura di separazione

20 Funzionamento dell apparato - La piastra fredda si porta alla temperatura T 2, grazie alla circolazione di un fluido refrigerante - Le resistenze della zona di misura innalzano la temperatura del piatto centrale fino a T 1 - Il sistema di controllo regola la temperatura dell anello di guardia e della piastra inferiore, confinando il flusso di calore - Raggiunto il regime stazionario, il sistema di acquisizione misura il ΔT tra piastra calda e fredda - Si misura la potenza immessa per effetto Joule nella zona di misura Φ - Noti la superficie dell area di misura A e lo spessore del provino d, si calcola direttamente il valore di conducibilitá termica λ del provino Flusso di calore mono-dimensionale e stazionario attraverso il provino

21 00:00:00 01:52:30 03:45:00 05:37:30 07:30:00 09:22:30 11:15:00 13:07:30 15:00:00 16:52:30 18:45:00 20:37:30 22:30:00 00:22:30 02:15:00 04:07:30 06:00:00 07:52:30 09:45:00 11:37:30 13:30:00 15:22:30 17:15:00 19:07:30 21:00:00 22:52:30 00:45:00 02:37:30 04:30:00 06:22:30 08:15:00 10:07:30 12:00:00 13:52:30 15:45:00 17:37:30 19:30:00 21:22:30 23:15:00 01:07:30 03:00:00 04:52:30 06:45:00 08:37:30 10:30:00 12:22:30 14:15:00 16:07:30 18:00:00 19:52:30 21:45:00 23:37:30 01:30:00 03:22:30 05:15:00 07:07:30 Prova numero 3: POLISTIROLO PID T1 zona di misura Tm anello di guardia T2 piastra fredda T piastra inferiore T ambiente Tensione = V Amperaggio = A Potenza assorbita = W Durata della prova 4 giorni

22 HOT BOX T 1 A B. 1 Q cond sa A sb B T 1 T 2 T 3 T 2 N strati. 1 Q cond n i1 si i T 1 T 2 s A s B La pendenza in ogni strato risulta inversamente proporzionale alla conducibilità del materiale costituente lo strato medesimo.

23 HOT BOX T 1 T' Dalla conduttanza alla trasmittanza termica q i 1 h T1 T ' Adduzione lato T1 T'' q he T' T 2 ' 2 Adduzione lato T2 T 2 q' T' T'' s Conduzione attraverso la parete s q q2 q' 1 q Regime stazionario Q UA( T 1 T2) U 1 h 1 s 1 i h e

24 HOT BOX Coefficienti liminari UNI EN ISO 6946

25 HOT BOX Trasmittanza degli infissi L individuazione della trasmittanza termica degli infissi è affidata solitamente a prove in laboratorio. In assenza di valori sperimentali il valore di U w può essere calcolato mediante le formule fornite dalla UNI EN ISO 10077:2002, considerando i materiali dei singoli elementi costituenti la finestra. dove: U v : trasmittanza termica dell elemento vetrato A v : area dell elemento vetrato U f : trasmittanza termica del telaio A f : area del telaio Ψ v : trasmittanza termica lineare dovuta agli effetti termici combinati della vetrata, del distanziatore e del telaio (in assenza di distanziatore Ψ v = 0) l v : perimetro totale della vetrata

26 HOT BOX Determinati dalle misure Determinazione dalla procedura standard di calibrazione o tabulati nella normativa

27 HOT BOX Sono previste dalla normativa 6 prove di calibrazione: 3 con un pannello da 20 mm e 3 con un pannello da 60 mm. I pannelli di calibrazione (CTS) devono avere caratteristiche di conducibilità note e devono comprendere il probabile campo di valori di densità di flusso termico che avrà il provino. Disposizione sonde di temperatura -10 C 0 C +10 C +20 C

28 HOT BOX Resistenza del pannello di supporto Vs. Temperatura media (Q sp e Q sp,fl,cold ) Frazione convettiva Vs. Densità di flusso passante Resistenza superficiale Totale Vs. Densità di flusso passante

29 HOT BOX λ nota = 0,120 W/mK Finestra con telaio in alluminio U 2D =2,47 W/m 2 K λ= 0,109 W/mK Incertezza 15 % U= 2,17 W/m 2 K Incertezza 12 %