Calcolo della potenza e dell energia necessaria per la climatizzazione di un edificio

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1 Calcolo della potenza e dell energa necessara per la clmatzzazone d un edfco

2 Rcambo d ara Ø dsperson Rcambo d ara φ φ dsperson + φ rcambo d'ara φ dsperson ΣUS (t nt t est ) φ rcambo d'ara Σn V ρ ara c p ara (t nt t est ) φ ΣUS (t t ) + Σn V ρ nt est ara c p ara (t nt t est )

3 le potenze specfche (W/m 2 o W/m 3 ) necessare per l mpanto d rscaldamento consum energetc specfc per rscaldamento degl edfc, stagonal (J/m 2 /stagone o J/m 3 /stagone) e non dpendono fortemente dal rapporto S/V che caratterzza cascun edfco A par resstenza termca dell nvolucro, e a par condzon clmatche, l consumo specfco cresce al crescere con S/V

4 ENERGIA PER UNA STAGIONE DI RISCALDAMENTO E 15aprle(Torno) 15ottobre(Torno) φ dτ φ ΣUS (t t ) + Σn V ρ nt est ara c p ara (t nt t est ) t est f( τ ) t est f(ora del gorno e gorno dell'anno)

5 Temperatura C 20 C t nt 0 C t est Tempo t (gorn) 15 ottobre 15 aprle t 0 24 ore fne stagone rsc ( nt est nzo stagone rsc t t )dτ GG grad gorno

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7 Eserczo Sa dato un edfco d forma paralleleppeda avente altezza 12 m (4 pan), larghezza 15 m e lunghezza 30 m. S supponga che la superfce utle sa 1800 m 2 ed l volume utle 5400 m 3 (s trascur coè lo spessore d paret, solette, sofftto e pavmento). Sulle paret vertcal sono realzzate fnestre per una superfce par al 40% del totale della superfce vertcale delle paret.

8 Eserczo (contnua) S mmagn che: l pavmento non trasmetta calore; l tetto, pano, abba una trasmttanza par a K tetto 3 W/m 2 C; le paret vertcal abbano una trasmttanza par a K paret vertcal opache 3,5 W/m 2 C; le superfc vetrate abbano una trasmttanza par a K vetr 2,8 W/m 2 C e rappresentno l 40% della superfce laterale

9 Eserczo (contnua) Nelle potes suddette calcolare la potenza φ che deve essere fornta all edfco dall mpanto d rscaldamento per mantenere, all nterno dell edfco stesso, una t ara nt 20 C, supposta unforma n ogn ambente, quando la temperatura dell ara esterna è par a 8 C. Calcolare, noltre, la potenza W gen che deve avere l generatore d calore (caldaa) sapendo che l rendmento stantaneo è η gen st 0,9.

10 Eserczo (contnua) S supponga noltre che: l numero de grad gorno caratterstc della localtà ove è stuato l edfco sa par a 2050; l mpanto d rscaldamento sa almentato da gas naturale (p.c kcal/nm 3 ); l valore del rendmento dell mpanto d rscaldamento su base stagonale sa par a h stag 0,78; l n d rcamb ora sa par a 3 per tutto l edfco e che non v sa recupero energetco sull ara espulsa. Calcolare l consumo d gas naturale per la stagone d rscaldamento standard per mantenere la temperatura dell ara all nterno dell edfco ad una temperatura par a 20 C.

11 Eserczo (contnua) Calcolo delle dsperson φ dsperso ΣSk (t t ) e pvo paret vertcal opache pv trasp paret vertcal trasparent S k + S k + S k ](t t ) [ tetto tetto pvo pvo pvtrasp pvtrasp e [ ,6 3, ,4 2,8](t te ) 4768(t t e) 4768[20 ( 8)] W 133,5 kw

12 Eserczo (contnua) Calcolo della potenza necessara al rscaldamento dell ara d rcambo φ rcamb d'ara r ara 1,3 kg/nm 3 nv& ρaracp ara (t te) 3600 c p ara 1007 J/kg C n 3/ora V 12x15x m 3 1,3 *1007 * 3 * 5400[20 ( 8)] φ rcamb d'ara 6 593,8 10 [J/ ora] W 164,9 kw Flusso totale φ totale φdsperso + φrcamb d' ara 133,5 164, 9 298,4 kw

13 Eserczo (contnua) S sottolnea l mportanza della potenza necessara per l rscaldamento dell ara d rcambo che è dello stesso ordne d grandezza d quella dspersa attraverso le paret. Per contenere questa quota, se è presente un mpanto d ventlazone meccanca, è opportuno (ogg necessaro) prevedere un recuperatore energetco sull ara espulsa. S rcorda anche che n realtà non tutta l ara mmessa vene espulsa, bensì una parte vene rcclata ed nvata all nterno dell edfco dopo essere stata fltrata.

14 Eserczo (contnua) La potenza che deve essere fornta all nterno dell edfco per mantenerv una temperatura costante par a 20 C deve essere par alla potenza dspersa. Calcolo della potenza del generatore d calore (caldaa) W generatore necessara a fornre l flusso totale prma calcolato W gen st 298,4 0,9 totale generatore η φ 331,6 kw

15 Eserczo (contnua) Calcolo dell energa E rchesta dall edfco per l ntera stagone del rscaldamento supponendo che essa sa la stagone tpo 15aprle nv& E [ ΣSk (t te ) + ρaracp ara (t te)] dτ 15ottobre 3600 nv& 15aprle E ΣSk + ρcp ara (t t )d 4,8 + 5,9 GG ottobre e τ ( 4,8 + 5,9) kwh 526 GWh

16 Eserczo (contnua) Parametr caratterstc della prestazone energetca dell edfco. Consumo specfco per untà d superfce kwh/m Consumo specfco per untà d volume kwh/m

17 Eserczo (contnua) Calcolo del consumo d gas naturale per la stagone del rscaldamento Per fornre l energa E sopra calcolata, l mpanto d rscaldamento consuma: Consumo d gas naturale η E stag p.c.. CH4 0, Nm 3 gas / stagone Parametr caratterstc della prestazone energetca del sstema edfco mpanto Consumo d metano per m 3 13,0 Nm 3 /m 3 Consumo d metano per m 2 39 Nm 3 /m 2