CARICHI TERMICI DI PROGETTO Livio de Santoli, Francesco Mancini Università La Sapienza di Roma livio.desantoli@uniroma1.it francesco.mancini@uniroma1.it www.eeplus.it www.ingenergia.it
Introduzione 2 Il comfort termoigrometrico dipende da numerosi fattori, tra cui la temperatura e l umidità relativa dell ambiente interno: nella stagione invernale, il valore della temperatura interna di progetto è fissato e vale 20 C, mentre l umidità relativa deve mantenersi intorno al valore del 50%; nella stagione estiva, il valore della temperatura interna di progetto è fissato e vale 26 C, mentre l umidità relativa deve mantenersi intorno al valore del 50%. sol ve int int int tr È facile immaginare che, in presenza della condizioni climatiche tipiche invernali o estive ed in assenza di un impianto di riscaldamento o raffrescamento, ben difficilmente si possano raggiungere e mantenere le condizioni di comfort indicate. 2
Calcolo del carico termico invernale di progetto 3 Carico termico invernale: potenza termica sensibile che l edificio, in precisate condizioni, solitamente indicate come condizioni di progetto, disperde verso l ambiente esterno. La conoscenza di questa grandezza consente di dimensionare un impianto di riscaldamento, grazie al quale sarà raggiunta e mantenuta la giusta temperatura. H,nd H, imp H, nd H,imp Il carico termico è variabile nel tempo: ai fini dell equilibrio tra i due termini, anche la potenza erogata dall impianto dovrà essere variabile. F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico invernale di progetto 4 H,sol H,ve H,int H, nd H,int H, tr H, ve H,int H, sol H,int H,tr - flusso scambiato con l ambiente esterno per trasmissione attraverso l involucro edilizio H,tr () - flusso scambiato con l ambiente esterno per ventilazione attraverso l involucro edilizio H,ve () - flussi termici dovuti a sorgenti interne all edificio, quali persone, lampade e apparecchiature H,int () - apporti termici solari H,sol () Tutti i flussi energetici sono variabili nel tempo, in funzione di condizioni climatiche variabili e di modalità di occupazione parimenti variabili. F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico invernale di progetto 5 H,sol H,ve H,int H, nd H,int H, tr H, ve H,int H, sol H,int H,tr Il calcolo del carico termico invernale è finalizzato al dimensionamento di un impianto di riscaldamento Si è soliti utilizzare una convenzione dei segni per cui hanno segno positivo i termini che producono una diminuzione di temperatura dell ambiente interno I primi due termini dell equazione precedente hanno pertanto un segno positivo, mentre gli ultimi due hanno un segno negativo F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico invernale di progetto 6 T T min H,nd max giorni giorni Seguendo la ciclicità annuale dei dati climatici, il valore del carico termico parte da zero all inizio della stagione di riscaldamento, cresce fino ad arrivare ad un massimo nel pieno della stagione fredda, iniziando poi a decrescere fino ad arrivare a zero al termine della stagione di riscaldamento. Il carico termico invernale è la potenza termica che deve essere erogata dall impianto di riscaldamento per mantenere la temperatura di progetto. Con l obiettivo di mantenere sempre (in ogni condizione) la temperatura di progetto, ai fini del dimensionamento dell impianto di riscaldamento, è necessario considerare la peggiore condizione che l impianto sarà chiamato ad affrontare, andando a individuare il valore massimo della curva F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico invernale di progetto 7 La prima semplificazione riguarda gli apporti delle sorgenti interne e della radiazione solare; possono essere trascurati, costituendo un ausilio aleatorio all azione dell impianto (carichi termici gratuiti). La seconda semplificazione riguarda la temperatura esterna: è sempre più bassa di quella interna e può essere assunta costante, pari al valore più basso che si incontra nell anno. Tale temperatura è detta temperatura esterna di progetto. H, nd H, tr H, ve H,int H, sol H, nd H, tr H, ve H, nd H, tr H, ve
Carico termico invernale per trasmissione 8 H, tr U A T k k L k T k 1. pareti che confinano con l ambiente esterno, per le quali T=T i -T e 2. pareti che confinano con locali non riscaldati, per le quali T=T i -T nr 3. pareti che confinano con il terreno, per le quali valgono le considerazioni esposte a proposito del calcolo della trasmittanza 4. pareti che confinano con ambienti a temperatura prefissata, per le quali T=T i -T f 5. pareti che confinano con ambienti interni, ugualmente riscaldati, per cui T=0 Maggiorazione Descrizione della struttura per ponti termici Parete con isolamento dall esterno (a cappotto) senza aggetti/balconi e ponti termici corretti 5 Parete con isolamento dall esterno (a cappotto) con aggetti/balconi 15 Parete omogenea in mattoni pieni o in pietra (senza isolante) 5 Parete a cassa vuota con mattoni forati (senza isolante) 10 Parete a cassa vuota con isolamento nell intercapedine (ponte termico corretto) 10 Parete a cassa vuota con isolamento nell intercapedine (ponte termico non corretto) 20 Pannello prefabbricato in calcestruzzo con pannello isolante all interno 30
Carico termico invernale per ventilazione 9 m H, ve inf m inf n V 3600 c p T i T e - m inf è la portata in massa di aria che entra negli ambienti riscaldati per infiltrazione [kg/s]; - c p è il calore specifico a pressione costante dell aria [J/kgK] La portata in massa di aria esterna può essere valutata ipotizzando: un numero di ricambi orari per infiltrazione pari a 0,3 h -1 per edifici con infissi nuovi oppure pari a 0,5 h -1 per edifici con infissi vecchi Si ricordi che il numero n di ricambi orari rappresenta il rapporto tra il volume d aria rinnovato in un ora e il volume dell ambiente considerato Nel caso di ambienti pressurizzati (portata di mandata superiore alla portata di ripresa dell ambiente, ottenuta grazie ad un impianto di ventilazione meccanica) si può porre m inf = 0, semplificando ulteriormente il calcolo
Dal punto di vista energetico: nel pieno della stagione invernale meglio la ventilazione meccanica con temperature più miti meglio la ventilazione naturale Dal punto di vista dell efficacia considerare: velocità dell aria eccessiva e correnti d aria collocazione della presa d aria esterna filtrazione Considerazioni sulla ventilazione naturale La qualità dell aria rappresenta un requisito essenziale per il comfort ed è ottenuta ventilando con aria esterna Le sole infiltrazioni possono essere sufficienti; in alcuni casi si tende a progettare opportunamente le aperture dell edificio al fine agevolare il ricambio La ventilazione ottenuta è naturale perché generata da cause naturali, ma non è affatto gratuita: alla portata d aria che entra naturalmente è associato un carico termico, talvolta anche molto importante Nel valutare la convenienza di sistemi di ventilazione naturale degli edifici è bene tenere presente che l alternativa rappresentata da sistemi di ventilazione meccanica con recupero di calore è spesso più conveniente dal punto di vista energetico ed è sicuramente più efficace ai fini del comfort. 10
Carico termico invernale massimo e massimo contemporaneo Il calcolo del carico termico invernale è finalizzato al dimensionamento di uno o più elementi di impianto: dovrà essere effettuato ambiente per ambiente e per ogni ambiente dovrà essere individuato il carico termico invernale massimo Per ambienti molto grandi, con caratteristiche non omogenee, può essere utile operare una suddivisione fittizia dell ambiente, finalizzata al dimensionamento ed al posizionamento dei terminali di impianto L aggregazione dei carichi termici dei diversi ambienti, utile ad individuare il carico massimo contemporaneo, si ottiene sommando il carico termico degli ambienti contemporaneamente attivi, intendendo con questo quegli ambienti che richiedono in un determinato momento la compensazione di un carico termico. Ciò nonostante, nella maggior parte dei casi il dimensionamento della macchina per la produzione dell energia termica viene effettuato semplicemente sommando i carichi massimi di tutti gli ambienti. Di fatto, anche in considerazione delle semplificazioni alla base del calcolo invernale, si avrà un sovradimensionamento sia dei terminali di impianto, sia delle macchine per la produzione dell energia termica. 11
Considerazioni sui carichi termici gratuiti nella stagione invernale 12 Nella stagione invernale, ai fini del dimensionamento, è corretto trascurare, in fase di calcolo, gli apporti della radiazione solare e delle sorgenti termiche interne, agendo in questo modo a vantaggio della sicurezza dei calcoli. Tuttavia, nel corso della stagione invernale, l effetto di questi apporti può anche essere molto importante. Si pensi ad esempio ad un aula scolastica piena, ad un ambiente molto vetrato in una giornata di sole o ad un centro di calcolo. In questi casi i carichi termici possono da soli anche pareggiare gli effetti della trasmissione di calore attraverso l involucro e della ventilazione, rendendo il contributo dell impianto di riscaldamento non necessario se non addirittura dannoso. L impianto acceso può portare ad un innalzamento indesiderato della temperatura, oltre la condizione di comfort, con consumi energetici del tutto inutili. È opportuno che la progettazione dell impianto di riscaldamento tenga conto di questi aspetti, con l inserimento di dispositivi di regolazione adeguati alla situazione, in grado di spegnere o attenuare l impianto di riscaldamento al raggiungimento o all approssimarsi della condizione di comfort termico.
Calcolo del carico termico estivo di progetto 13 Carico termico estivo: potenza termica che l edificio, in precisate condizioni, solitamente indicate come condizioni di progetto, riceve dall ambiente esterno (carico esogeno) e dalle sorgenti di calore interne (carichi endogeni). La conoscenza di questa grandezza consente di dimensionare un impianto di raffrescamento, per raggiungere e mantenere la giusta temperatura. C,nd C,imp C, imp C, nd Il carico termico è variabile nel tempo: ai fini dell equilibrio tra i due termini, anche la potenza erogata dall impianto dovrà essere variabile. F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico estivo di progetto 14 C,sol C,ve C,int C, nd C,int C, sol C, tr C, ve C,int C,int C,tr flussi termici dovuti a sorgenti interne all edificio, quali persone, lampade e apparecchiature ( C,int ) apporti termici solari ( C,sol ) flusso scambiato con l ambiente esterno per trasmissione attraverso l involucro edilizio ( C,tr ) flusso scambiato con l ambiente esterno per ventilazione attraverso l involucro edilizio ( C,ve ) Tutti i flussi energetici sono variabili nel tempo, in funzione di condizioni climatiche variabili e di modalità di occupazione parimenti variabili. F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico estivo di progetto 15 C,sol C,ve C,int C,int C,int C, nd C,int C, sol C, tr C, ve C,tr Il calcolo del carico termico estivo è finalizzato al dimensionamento di un impianto di raffrescamento Si è soliti utilizzare una convenzione dei segni per cui hanno segno positivo i termini che producono un incremento della temperatura dell ambiente interno I primi due termini dell equazione precedente hanno pertanto un segno positivo, mentre gli ultimi due possono avere un segno positivo o negativo a seconda delle condizioni climatiche Nessuna semplificazione: o tutti i termini devono essere considerati o di tutti i termini è necessario valutare l andamento in funzione del tempo F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico estivo di progetto Metodo dei fattori di accumulo 16 C,ve C,int C,int C,int C,tr C,sol C, nd C, tr C, ve C, sol C, int C, nd C, tr C, ve C, sol C, ill C, p F. Mancini, C, nd h h h h h h Sapienza CUniversità, tr di Roma C, ve C, sol C, ill C, p Un metodo semplificato, che consente un applicazione manuale attraverso grafici e tabelle, è il metodo dei fattori di accumulo calcolare il carico termico sensibile C,nd di un ambiente in regime continuo, con un valore costante della temperatura interna e utilizzando il principio della sovrapposizione degli effetti C, app h C, app Illuminazione Persone Apparecchiature E sufficiente una soluzione ad intervalli orari diventa h
Carico termico per trasmissione attraverso la porzione opaca dell involucro edilizio 17 Per trattare la trasmissione del calore attraverso la porzione opaca dell involucro edilizio, viene utilizzato il concetto delle differenze di temperatura equivalenti T eq, al fine di utilizzare le stesse semplici espressioni del regime stazionario d C, tr, o h U A Teq, ( h) 1 I valori delle differenze di temperature equivalenti sono tabulati: per pareti e coperture in funzione della massa frontale delle pareti, dell ora del giorno e dell esposizione della parete. Si definisce massa frontale la grandezza: n m f s 1 F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Carico termico per trasmissione attraverso la porzione opaca dell involucro edilizio 18 mf Esp. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 kg/m 2 100-0,3-1,4-1,9-2,5-1,4 2,5 8,1 11,9 12,5 13,1 10,2 7,4 6,9 6,4 6,9 7,4 7,4 7,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8 300 1,9 0,8 0,2-0,3-0,8-0,8-1,4-1,4 2,5 13,1 11,9 10,8 8,1 5,3 5,8 6,4 6,9 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 4,2 3 NE 500 3,6 3 3 2,5 2,5 1,9 1,3 1,9 1,9 1,9 5,3 8,5 8,1 7,4 6,4 5,3 5,8 6,4 6,4 6,4 5,8 5,3 4,7 4,2 700 4,7 4,7 4,2 3,6 3,6 2,5 2,5 3 3 3 3 3 5,3 7,4 8,5 7,4 6,4 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 100-0,3-0,8-1,4-1,9-1,9 0,2 9,2 16,4 18,1 19,7 19,2 17,4 10,8 6,4 6,9 7,4 7,4 7,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8 300 1,9 1,3 0,2 0,2-0,3-0,8-0,8-0,3 11,3 16,4 16,9 16,9 10,2 7,4 6,9 6,4 6,9 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 4,2 2,5 E 500 4,7 4,2 3,6 3,6 3 2,5 2,5 3 4,2 7,4 10,8 13,1 13,6 13,1 10,8 9,7 8,5 7,4 7,4 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 700 6,9 6,9 6,4 6,4 6,4 5,8 5,3 5,3 4,7 4,2 4,7 5,3 8,1 9,7 10,2 9,7 9,2 8,5 7,4 6,4 6,9 7,4 7,4 7,4 100-0,3-0,8-0,8-1,4-1,4 5,3 3 6,9 10,2 14,1 14,7 15,2 14,1 13,1 10,2 8,5 8,1 7,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8 300 2,5 1,9 1,3 1,3 0,8 0,2 0,2-0,3 6,9 10,8 13,1 15,2 14,1 13,6 11,3 9,7 8,1 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 4,2 3 SE 500 4,7 4,7 4,2 4,2 3,6 3,6 3,6 3 3 3 5,8 8,5 9,2 9,7 10,2 9,7 8,5 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 5,3 5,3 700 5,8 5,8 5,3 5,3 4,7 4,7 4,2 4,2 4,2 4,2 3,6 3 5,8 7,4 8,1 8,5 9,7 8,5 8,1 7,4 6,9 6,4 6,4 6,4 100 0,2 0,2-0,3-0,3-0,8-0,8-1,4-2,5 0,2 1,9 7,4 11,9 14,7 16,4 15,2 14,1 10,8 8,5 6,4 5,3 3,6 3 1,3 0,8 300 0,8 0,2 0,2-0,3-0,8-0,8-1,9-2,5-1,9-1,4 3,6 6,4 10,8 13,1 13,6 14,1 12,5 10,8 8,1 6,4 5,3 4,2 3 1,9 S 500 4,2 3,6 3 3 2,5 1,9 1,9 0,8 0,8 0,8 1,3 1,9 4,1 6,4 8,1 8,5 9,7 9,7 8,1 7,4 5,8 5,3 4,7 4,2 700 5,3 4,7 4,7 4,2 3,6 3,6 3 3 2,5 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 3,6 5,3 6,9 7,4 8,1 8,5 8,5 7,4 6,4 5,3 100 0,2 0,2-0,3-0,8-0,8-1,4-2,5-2,5-1,4-0,3 1,9 3 10,2 14,1 18,6 21,9 22,5 23,1 16,4 13,1 6,4 3 1,9 0,8 300 2,5 1,9 1,9 1,3 1,3 0,8 0,2-0,3-0,3-0,3 0,2 0,8 4,2 6,4 13,1 17,5 19,2 19,7 19,2 18,6 10,8 5,3 3,6 3 SW 500 5,3 4,7 4,7 4,2 3,6 3,6 2,5 3 2,5 1,9 2,5 3 3,6 4,2 6,4 7,4 10,2 11,9 12,5 13,1 12,5 11,9 8,1 5,3 700 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 3,6 3 3 3 3,6 4,2 4,7 5,3 8,1 9,7 10,2 10,8 6,9 4,2 100 0,2-0,3-0,3-0,8-0,8-1,4-1,9-2,5-1,4-0,3 1,3 3 7,4 10,8 17,5 21,9 24,7 26,3 18,6 11,9 7,4 4,2 2,5 0,8 300 2,5 1,9 1,3 1,3 0,8 0,8 0,2-0,3-0,3-0,3 0,8 1,9 3,6 5,3 10,2 14,1 18,6 21,9 22,5 19,7 15,2 8,5 5,3 3 W 500 6,4 5,8 5,3 4,7 4,2 3,6 3,6 3 3 3 3 3 3,6 4,2 5,3 6,4 9,2 10,8 13,6 15,2 14,7 14,1 10,2 7,4 700 10,8 9,7 8,5 8,1 6,9 6,4 5,8 5,3 4,7 4,2 4,2 4,2 4,7 5,3 5,3 5,3 5,8 6,4 7,4 8,5 11,3 11,9 12,511,9 100-0,3-0,8-0,8-1,4-1,4-1,9-2,5-2,5-1,4-0,3 1,3 3 5,3 6,4 10,2 13,1 18,1 21,9 20,3 18,6 9,7 3 1,9 0,8 300 1,9 1,3 0,2-0,3-0,8-1,4-1,9-2,5-1,9-1,4-0,3 0,8 3 4,2 5,3 6,4 11,3 16,4 16,9 17,5 11,3 6,4 4,2 3 NW 500 3,6 3,6 3 3 2,5 2,5 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 2,5 3 4,7 6,4 9,1 10,8 11,3 11,9 7,4 4,2 700 8,5 6,9 5,8 5,3 4,7 4,2 3,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3,6 4,2 4,7 5,3 7,4 9,7 10,210,8 100-0,3-0,8-0,8-1,4-1,4-1,9-1,9-2,5-1,9-1,4 0,2 1,9 4,2 5,3 6,4 7,4 6,9 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8-0,3 N 300 0,8 0,2-0,3-0,8-1,4-1,9-1,9-2,5-1,9-1,4-0,8-0,3 1,3 3 4,2 5,3 5,8 6,4 6,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 oppure F. Mancini, Sapienza in ombra Università 500 di 1,3 Roma 1,3 0,8 0,8 0,2 0,2 0,2-0,3-0,3-0,3-0,3-0,3 0,2 0,8 1,3 1,9 2,5 2,5 2,5 4,2 3,6 3 2,5 1,9 700 1,9 1,3 0,8 0,8 0,2 0,2 0,2-0,3-0,3-0,3-0,3-0,3-0,3-0,3 0,2 0,8 1,3 1,9 2,5 3 3,6 4,2 3,6 3
Carico termico per trasmissione attraverso la porzione trasparente dell involucro edilizio 19 Porzione trasparente: venendo meno gli effetti di inerzia ed essendo decisamente più rilevante il contributo della radiazione solare, si preferisce considerare separatamente il carico termico per trasmissione (qui di seguito) ed il carico termico dovuto alla radiazione solare (altro termine separato) Massa frontale bassa e effetti di inerzia termica estremamente limitati Le pareti vetrate, sottoposte ad una sollecitazione termica ciclica, hanno un comportamento molto simile a quello delle pareti senza inerzia: seguono fedelmente la sollecitazione esterna ed il flusso termico dipende dalla differenza istantanea fra la temperatura esterna e interna (T eff, detta anche differenza di temperatura effettiva). C, tr, v h n 1 U A n T h T U A T h e i 1 eff T e h Tmax F h Tmax - T max è la temperatura massima giornaliera dell aria esterna; - T max è l escursione giornaliera massima della temperatura dell aria esterna; - F(h) è il fattore di distribuzione della temperatura - UNI 10349 riporta i dati climatici
Carico termico estivo dovuto alle infiltrazioni o alla ventilazione Formulazione analoga a quella vista per la stagione invernale, adattata alla stagione estiva, che prevede un calcolo orario 20 C, ve h m inf c a T h T m c T h e i inf a eff Rispetto all inverno, merita un approfondimento il confronto tra sistemi di ventilazione (naturale o meccanica), limitatamente agli aspetti energetici, rimanendo valide le considerazioni sviluppate in merito all efficacia 1. In estate la differenza tra la temperatura dell aria esterna e quella dell aria interna è più contenuta; diminuisce, quindi, il periodo di convenienza della ventilazione meccanica con recupero rispetto alla ventilazione naturale 2. Di notte la temperatura esterna è minore della temperatura interna: momento ottimale per la ventilazione naturale o meccanica degli ambienti, con una doppia utilità, sia per la diluizione degli inquinanti sia per il raffrescamento dell edificio (free cooling notturno). uesta opportunità, in genere, non viene colta, coincidendo con il periodo di non occupazione di molti edifici: ciò costituisce spesso un grossolano errore nella gestione energetica dell edificio.
Carico termico per radiazione solare attraverso la porzione trasparente dell involucro edilizio 21 Il carico termico dovuto alla radiazione solare è molto importante, rappresentando in molti casi il maggiore dei contributi al carico termico estivo La radiazione solare che entra attraverso le superfici trasparenti viene assorbita dalle pareti che circondano l ambiente interno, per le quali si avrà un incremento di temperatura; allorché la temperatura di queste supera quella dell aria ambiente, una parte del calore assorbito viene trasferito all ambiente circostante carico termico calore accumulato carico istantaneo carico effettivo La capacità dell ambiente di immagazzinare il calore è responsabile della mancata coincidenza tra l apporto di calore istantaneo e il carico termico reale che deve essere compensato dall impianto di raffrescamento. tempo
Carico termico per radiazione solare attraverso la porzione trasparente dell involucro edilizio 22 La valutazione degli effetti di inerzia (dell ambiente e non della parete) viene effettuata con un fattore di accumulo f b, funzione dell esposizione della superficie trasparente, della presenza di schermi, della massa media dell ambiente e del regime di funzionamento dell impianto f h C, sol,max f ' b ( h C, sol ) 1 C, sol,max I sol, max S V C S f h f V I sol,max è la radiazione specifica massima trasmessa dal vetro semplice di riferimento, in funzione dell esposizione, della latitudine e del mese; S V è la superficie della finestra considerata; C S è il coefficiente di shading del vetro considerato; f h è un coefficiente che tiene conto del tipo di telaio; f V è la frazione di finestra che risulta soleggiata.
Carico termico per radiazione solare attraverso la porzione trasparente dell involucro edilizio 23 m m d 1 m nd f, S 0, 5 1 S p m f, S - prima sommatoria estesa alle superfici dell ambiente verso l esterno, valutate con massa frontale m f intera; - seconda sommatoria estesa alle superfici rivolte verso ambienti interni, valutate con metà massa frontale Tabella per il calcolo del fattore di accumulo mm vetri non schermati o con schermi esterni vetri schermati o con tapparelle Esp. [kg/m 2 ] 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 730 0,34 0,42 0,47 0,45 0,42 0,39 0,36 0,33 0,30 0,29 0,26 0,25 0,59 0,67 0,62 0,49 0,33 0,27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,20 0,17 NE 490 0,35 0,45 0,50 0,49 0,45 0,42 0,34 0,30 0,27 0,26 0,23 0,20 0,59 0,68 0,64 0,52 0,35 0,29 0,24 0,23 0,20 0,19 0,17 0,15 150 0,40 0,62 0,69 0,44 0,48 0,34 0,27 0,22 0,18 0,16 0,14 0,12 0,62 0,80 0,75 0,60 0,37 0,25 0,19 0,17 0,15 0,13 0,12 0,11 730 0,36 0,44 0,50 0,53 0,53 0,50 0,44 0,39 0,36 0,34 0,30 0,28 0,51 0,66 0,71 0,67 0,57 0,40 0,29 0,26 0,25 0,23 0,21 0,19 E 490 0,34 0,44 0,54 0,58 0,57 0,51 0,44 0,39 0,34 0,31 0,26 0,24 0,52 0,67 0,73 0,70 0,58 0,40 0,29 0,26 0,24 0,21 0,19 0,16 150 0,36 0,56 0,71 0,76 0,70 0,54 0,39 0,28 0,23 0,18 0,15 0,12 0,53 0,74 0,82 0,91 0,65 0,43 0,25 0,19 0,16 0,14 0,11 0,09 730 0,34 0,37 0,43 0,50 0,54 0,58 0,57 0,55 0,50 0,45 0,41 0,37 0,20 0,42 0,59 0,70 0,74 0,71 0,61 0,48 0,33 0,30 0,26 0,24 SE 490 0,29 0,33 0,41 0,51 0,58 0,61 0,61 0,56 0,49 0,44 0,37 0,33 0,18 0,40 0,57 0,70 0,75 0,72 0,63 0,49 0,34 0,28 0,25 0,21 150 0,14 0,27 0,47 0,64 0,75 0,79 0,73 0,61 0,45 0,32 0,23 0,18 0,09 0,35 0,61 0,78 0,86 0,82 0,69 0,50 0,30 0,20 0,17 0,13 730 0,47 0,43 0,42 0,46 0,51 0,56 0,61 0,65 0,66 0,65 0,61 0,54 0,28 0,25 0,40 0,53 0,64 0,72 0,77 0,77 0,73 0,67 0,49 0,31 S 490 0,44 0,37 0,39 0,43 0,50 0,57 0,64 0,68 0,70 0,68 0,63 0,53 0,26 0,22 0,38 0,51 0,64 0,73 0,79 0,79 0,77 0,65 0,51 0,31 150 0,28 0,19 0,25 0,38 0,54 0,68 0,78 0,84 0,82 0,76 0,61 0,42 0,21 0,29 0,48 0,67 0,79 0,88 0,89 0,83 0,56 0,50 0,24 0,16 730 0,51 0,44 0,40 0,37 0,34 0,36 0,41 0,47 0,54 0,57 0,60 0,58 0,31 0,27 0,27 0,26 0,25 0,27 0,50 0,63 0,72 0,74 0,69 0,54 SW 490 0,53 0,44 0,37 0,35 0,31 0,33 0,39 0,46 0,55 0,62 0,64 0,60 0,33 0,28 0,25 0,23 0,23 0,35 0,50 0,64 0,74 0,77 0,70 0,55 150 0,48 0,32 0,25 0,20 0,17 0,19 0,39 0,56 0,70 0,80 0,79 0,69 0,29 0,21 0,18 0,15 0,14 0,27 0,50 0,69 0,82 0,87 0,79 0,60 730 0,56 0,49 0,44 0,39 0,36 0,33 0,31 0,31 0,35 0,42 0,49 0,54 0,63 0,31 0,28 0,27 0,25 0,24 0,22 0,29 0,46 0,61 0,71 0,72 W 490 0,60 0,52 0,44 0,39 0,34 0,31 0,29 0,28 0,33 0,43 0,51 0,57 0,67 0,33 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,28 0,44 0,61 0,72 0,73 150 0,77 0,56 0,38 0,28 0,22 0,18 0,16 0,19 0,33 0,52 0,69 0,77 0,77 0,34 0,25 0,20 0,17 0,14 0,13 0,22 0,44 0,67 0,82 0,85 730 0,49 0,44 0,39 0,36 0,33 0,30 0,28 0,26 0,26 0,30 0,37 0,44 0,68 0,28 0,27 0,25 0,23 0,22 0,20 0,19 0,24 0,41 0,56 0,67 NW 490 0,54 0,49 0,41 0,35 0,31 0,28 0,25 0,23 0,24 0,30 0,39 0,48 0,71 0,31 0,27 0,24 0,22 0,21 0,19 0,18 0,23 0,40 0,58 0,70 150 0,75 0,53 0,36 0,28 0,24 0,19 0,17 0,18 0,17 0,30 0,50 0,66 0,82 0,33 0,25 0,20 0,18 0,15 0,14 0,13 0,19 0,41 0,64 0,80 730 0,75 0,75 0,79 0,83 0,84 0,86 0,88 0,88 0,91 0,92 0,93 0,93 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 N 490 0,81 0,84 0,86 0,89 0,91 0,93 0,93 0,94 0,94 0,95 0,95 0,95 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 150 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Carico termico estivo per illuminazione artificiale 24 Le considerazioni effettuate a proposito del carico termico per radiazione solare rimangono valide anche per la valutazione del carico termico connesso all illuminazione artificiale degli ambienti. Il meccanismo di scambio termico è il medesimo e sono gli stessi parametri ad influenzare lo sfasamento tra il carico istantaneo prodotto dalle lampade ed il carico termico, con qualche piccola differenza. carico termico calore accumulato carico istantaneo carico effettivo accensione luci spegnimento luci tempo
Carico termico estivo per illuminazione artificiale 25 Il fattore di accumulo dipende dalla massa media delle strutture, dal tipo di corpi illuminanti e dall orario di accensione mm Numero di ore dal momento dell accensione Lampade [kg/m 2 ] 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 730 0,63 0,9 0,91 0,93 0,93 0,94 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96 0,37 Fluorescenti esposte 490 0,57 0,89 0,91 0,92 0,94 0,94 0,95 0,95 0,96 0,96 0,97 0,36 150 0,42 0,86 0,91 0,93 0,95 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99 0,26 730 0,69 0,86 0,89 0,9 0,91 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,95 0,50 Fluorescenti incassate, 490 0,58 0,85 0,88 0,88 0,9 0,92 0,93 0,94 0,94 0,94 0,95 0,48 Incandescenti esposte 150 0,4 0,81 0,88 0,91 0,93 0,96 0,97 0,97 0,98 0,99 0,99 0,35 Incandescenti o fluorescenti con estrazione 730 0,75 0,79 0,83 0,84 0,86 0,88 0,89 0,91 0,91 0,93 0,93 0,75 490 0,68 0,77 0,81 0,84 0,86 0,88 0,89 0,89 0,92 0,93 0,93 0,72 150 0,34 0,72 0,82 0,87 0,89 0,92 0,95 0,95 0,97 0,98 0,98 0,52 L h C, ill,max f '' b ( h C, ill ) 1 Destinazione del locale o attività svolta Potenza elettrica installata Livello di [W/m illuminamento ] [lux] Lampade a Lampade incandescenza fluorescenti Depositi, corridoi, zone di sosta temporanea 100 2025 48 Lavorazioni grossolane a mano 300 6075 1020 Lavorazioni su macchine utensili, laboratori 500 100200 1224 Uffici, sale disegno, supermercati, lavori di precisione 750-1530 Lavori di precisione, esame dei colori, meccanica 1000 - fine 2040 Lavori di estreme precisione 1500-3060 Attività particolari (interventi operatori, ecc.) 2000-4080 Legame doppio degli impianti di illuminazione con i consumi energetici dell edificio: una lampada accesa genera consumi direttamente per il suo funzionamento e indirettamente per il raffrescamento degli ambienti.
26 Carichi termici estivi per sorgenti interne diverse dall illuminazione artificiale Per sorgenti interne diverse dall illuminazione si intendono tutte quelle sorgenti interne all edificio che trasmettono calore all ambiente prevalentemente per convezione. Si tratta delle apparecchiature e delle persone Il calcolo è estremamente semplice, limitandosi alla sommatoria delle potenze delle diverse sorgenti, ora per ora. h app q ( h C, app C, app, k ) k 1 h p q ( h C, p C, p, ) 1 Legame doppio delle apparecchiature con i consumi energetici dell edificio: un apparecchiatura accesa genera consumi direttamente per il suo funzionamento e indirettamente per il raffrescamento degli ambienti.
27 Carichi termici estivi per sorgenti interne diverse dall illuminazione artificiale totale sensibile latente Macchine del caffè da ufficio (grande) 1500 1000 500 Macchine del caffè da ufficio (piccola) 750 500 250 Lavastoviglie (per 100 piatti all ora) 400 350 50 Riscaldatore a immersione (per litro) 50 40 10 Riscaldatore (per chilogrammo all ora di cibo) 200 190 10 Carrello servizio cibi caldi (per litro) 50 45 5 Friggitrice (per chilogrammo olio) 1500 1400 100 Banco surgelati aperto, ad un piano (per metro di banco) -40 Banco surgelati aperto, a due piani (per metro di banco) -150 Banco gelati aperto (per metro di banco) -70 Banco carni aperto, ad un piano (per metro di banco) -70 Banco latticini aperto, a più piani (per metro di banco) -200 Tipo di attività Potenza T=20 C T=24 C T=26 C T=28 C totale sens. lat. sens. lat. sens. lat. sens. lat. Seduti a riposo 105 75 30 70 35 65 40 55 50 Lavoro leggero (uffici) 130 80 50 70 60 65 65 55 75 Persone in piedi (centro commerciale) 145 85 60 75 70 65 80 55 90 Lavoro leggero (industrie) 220 105 115 85 135 70 150 60 160 Camminare (5 km/h) 290 135 155 110 180 105 185 80 210 Ballare moderatamente 250 115 135 100 150 80 170 65 185 Lavoro pesante (industrie) 430 180 250 150 280 145 285 135 295 Per persone di sesso maschile moltiplicare per 1,07 - Per persone di sesso femminile dividere per 1,07
Carico termico estivo massimo e massimo contemporaneo 28 Il calcolo del carico termico estivo è finalizzato al dimensionamento di uno o più elementi di impianto; con l obiettivo di mantenere sempre (in ogni condizione) la temperatura di progetto, il calcolo deve essere effettuato ambiente per ambiente e per ogni ambiente deve essere individuato il carico termico estivo massimo. C,nd C,nd,max C, imp C, nd,max tempo
Carico termico estivo massimo e massimo contemporaneo 29 I diversi terminali impiantistici erogano ai diversi ambienti l energia frigorifera prodotta da una macchina, la cui potenza frigorifera sarà determinata anche in funzione di questa esigenza L aggregazione dei carichi termici dei diversi ambienti, utile ad individuare il carico massimo contemporaneo, si ottiene sommando il carico termico degli ambienti contemporaneamente attivi Avendo sviluppato i calcoli con dettaglio orario, la somma deve essere effettuata sommando ora per ora i carichi dei diversi ambienti C,nd C,nd,max,cont C,nd,max,2 C,nd,max,1 C,nd,2 C,nd,1 Avendo, per semplicità, C,nd,cont sommato i carichi di due soli ambienti, il carico massimo contemporaneo è sicuramente inferiore alla somma dei due carichi massimi e, in linea generale, si verifica in un orario diverso da quello dei singoli tempo massimi.
Carichi latenti 30 Carico latente: potenza termica (sotto forma di vapore) che l edificio, in precisate condizioni, solitamente indicate come condizioni di progetto, riceve dall ambiente esterno (carico latente esogeno) e dalle sorgenti di calore interne (carichi latenti endogeni). La conoscenza di questa grandezza consente di dimensionare un sistema impiantistico (di trattamento aria, di umidificazione o di deumidificazione), grazie al quale sarà raggiunta e mantenuta la giusta umidità relativa Di minore importanza rispetto ai carichi sensibili, sia con riferimento al comfort sia con riferimento alle problematiche impiantistiche. h h h h L L, ve L, p L, appp infiltrazioni d aria o ventilazione ( L,ve ) persone ( L,p ) particolari apparecchiature ( L,app ). Il calcolo deve essere effettuato sia per la stagione invernale, sia per la stagione estiva, con l avvertenza di inserire dati congruenti. Con una convenzione dei segni identica per la stagione invernale e per la stagione estiva, saranno considerati positivi i carichi latenti quando ad essi è correlato un apporto positivo di vapore per l ambiente interno.
Carichi latenti 31 L, ve h m inf r x e h x i Non esistono valori normati con dettaglio orario per l umidità specifica; si hanno unicamente i valori medi mensili (UNI 10349) e il valore di progetto estivo (UNI 10339). Il calcolo può essere effettuato con riferimento al valore medio mensile per la stagione invernale e alla condizione più gravosa per la stagione estiva. Per ambienti pressurizzati il carico è nullo. h p q ( h L, p L, p, ) 1 Persone: tabelle o grafici con la potenza in funzione dell attività app L, p, app h ql, app, k ( h) k 1 Apparecchiature: tabelle con la potenza