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Climatizzazione e Termofisica dell'edificio - Progetto (Martini) Appunti scolastici Premium

Progetto svolto per il corso di Climatizzazione e Termofisica dell'Edificio del professor Mazzarella Livio. Completo di relazione di calcolo Del fabbisogno termico dell'edificio proposto in località Torino, analisi climatica, termica, studio delle stratigrafie, calcoli dimensionali e conclusioni. La relazione, grazie alle spiegazioni dettagliate e alle tabelle in essa presenti, include tutto... Vedi di più

Esame di Climatizzazione e Termofisica dell Edificio docente Prof. L. Mazzarella

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ESTRATTO DOCUMENTO

Facoltà di Ingegneria dei Sistemi Edilizi

Scuola di Architettura Urbanistica e Ingegneria delle Costruzioni

VALUTAZIONE ENERGETICA DI EDIFICIO

Calcolo del carico termico estivo e invernale, del fabbisogno

energetico, e verifica dei limiti di legge

Corso di Climatizzazione e termofisica dell’edificio

Prof. Ing. Livio Mazzarella

A.A. 2016/2017 Martini Gabriele

Mat. 874102

Zago Gabriele

Mat. 878156

INDICE DEGLI ARGOMENTI

1. INTRODUZIONE 1

2. INFORMAZIONI INIZIALI 2

2.1. CARATTERISTICHE SITO 2

2.2. CARATTERISTICHE EDIFICIO 3

2.1.1 ZONE D’USO 3

2.1.2 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE 5

3. ELEMENTI DI INVOLUCRO 6

3.1. SUPERFICI TRASPARENTI 6

3.2. SUPERFICI OPACHE 6

3.3. SUPERFICI DISPERDENTI 8

4. PROPRIETA’ TERMICHE 9

4.1. COMPONENTI OPACHI 9

4.1.1 DISPERDIMENTI ATTRAVERSO TERRENO 10

4.2. COMPONENTI TRASPARENTI 11

5. PONTI TERMICI 14

6. DISPERDIMENTI TERMICI PER TRASMISSIONE 15

6.1. ZONA 1 – ABITAZIONE 16

6.2. ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE 17

6.3. ZONA NR – GARAGE 18

7. CARICO TERMICO INVERNALE 19

7.1. DISPERSIONI PER TRASMISSIONE 19

7.2. DISPERSIONI PER VENTILAZIONE 21

7.3. POTENZA GENERATORE 22

8. GUADAGNI ENERGETICI 23

8.1. SOLARI 23

8.1.1 INTERNI 24

8.1.2 ESTERNI 25

8.2. INTERNI 27

8.3. APPORTI GRATUITI TOTALI 28

9. CARICO TERMICO ESTIVO 29

9.1. CONTRIBUTO TERMICO 29

9.1.1 COMPONENTI OPACHI 29

9.1.2 COMPONENTI TRASPARENTI 32

9.1.3 ILLUMINAMENTO 34

9.1.4 PERSONE E COSE 36

9.1.5 VENTILAZIONE 36

9.2. CARICO TERMICO TOTALE 37

10. GRAFICI DI ANDAMENTO FLUSSI TERMICI 38

10.1. ZONA 1 – ABITAZIONE 38

10.2. ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE 40

10.3. EDIFICIO COMPLESSIVO 43

11. DISPERSIONI 44

11.1. RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO IN CONTINUO 44

11.1.1 ZONA 1 – ABITAZIONE 45

11.1.2 ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE 46

12.1. RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO INTERMITTENTE 46

12. FABBISOGNO ENERGETICO EDIFICIO 48

12.1. FUNZIONAMENTO IN CONTINUO 50

12.1.1 ZONA 1 – ABITAZIONE 50

12.1.2 ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE 50

12.2. FUNZIONAMENTO INTERMITTENTE 51

12.2.1 ZONA 1 – ABITAZIONE 51

12.2.2 ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE 51

13. RENDIMENTI DI IMPIANTO 52

13.1. ZONA 1 – ABITAZIONE 53

13.2. ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE 53

14. GRUPPO FRIGORIFERO (CHILLER) 54

15. GENERATORE DI CALORE (BOILER) 56

15.1. FUNZIONAMENTO IN CONTINUO 57

15.2. FUNZIONAMENTO INTERMITTENTE 58

16. CONCLUSIONI 59

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

1. INTRODUZIONE

Tale relazione si pone come mezzo di supporto e di analisi dei calcoli effettuati al fine di valutare il

fabbisogno energetico di un edificio. In essa vengono presi in esami i carichi termici invernali ed estivi e i

vari aspetti energetici che interessano l’edificio in questione, in modo da verificare che i risultati ottenuti

siano accettabili con i limiti normativi e le prescrizioni di legge, vigenti in materia. Nello specifico le

principali norme impiegate come supporto alla nostra analisi energetica sono le seguenti:

 UNI EN 673:2011 “Vetro per edilizia: determinazione della trasmittanza termica e metodo di

calcolo”;

 UNI EN ISO 6946:2008 “Componenti ed elementi per edilizia: resistenza termica, trasmittanza

termica e metodo di calcolo”;

 UNI 7357 – FA‐3:1974 “Calcolo del fabbisogno termico per il riscaldamento degli edifici”;

 UNI 8477 – 1:1983 “Energia solare. Calcolo degli apporti per applicazioni in edilizia. Valutazione

degli apporti ottenibili mediante sistemi attivi o passivi”;

 UNI EN ISO 10077 – 1:2007 “Prestazione termica di finestre, porte e chiusure oscuranti: calcolo

della trasmittanza termica”;

 UNI 10344:1993 “Riscaldamento degli edifici. Calcolo del fabbisogno di energia”;

 UNI 10349:1994 “Riscaldamento e raffrescamento degli edifici. Dati climatici”;

 UNI 10351:1994 “Materiali da costruzione. Conduttività termica e permeabilità al vapore”;

 UNI 10355:1994 “Murature e solai: valori della resistenza termica e metodo di calcolo”;

 UNI 10379:2005 “Riscaldamento degli edifici: fabbisogno energetico convenzionale normalizzato”;

 UNI EN ISO 10456:2008 “Materiali e prodotti per edilizia: proprietà igrometriche, valori tabulati di

progetto e procedimenti per la determinazione dei valori termici dichiarati e di progetto”;

 UNI TS 11300 – 1:2014 “Prestazioni energetiche degli edifici: determinazione del fabbisogno di

energia termica dell'edificio per la climatizzazione estiva ed invernale”;

 UNI TS 11300 – 2:2014 “Prestazioni energetiche degli edifici: determinazione del fabbisogno di

energia primaria e dei rendimenti per la climatizzazione invernale, per la produzione di acqua calda

sanitaria, per la ventilazione e per l'illuminazione in edifici non residenziali”;

 UNI EN 12831:2006 “Impianti di riscaldamento negli edifici: metodo di calcolo del carico termico di

progetto”;

 UNI EN ISO 13370:2008 “Prestazione termica degli edifici: trasferimento di calore attraverso il

terreno e metodi di calcolo”;

 UNI EN ISO 13786:2008 “Prestazione termica dei componenti per edilizia: caratteristiche termiche

dinamiche e metodi di calcolo”;

 UNI EN ISO 13789:2001 “Prestazione termica degli edifici: coefficiente di perdita di calore per

trasmissione e metodo di calcolo”;

 UNI EN ISO 13790:2008 “Prestazione energetica degli edifici: calcolo del fabbisogno di energia per il

riscaldamento e il raffrescamento”;

 UNI EN ISO 14683:2008 “Ponti termici in edilizia: coefficiente di trasmissione termica lineica e

metodi semplificati e valori di riferimento”;

 UNI EN 15603:2008 “Prestazione energetica degli edifici: consumo energetico globale e definizione

dei metodi di valutazione energetica”;

 D.Lgs. 311/2006 + All. “Disposizioni correttive ed integrative al D.Lgs. 19/08/2005, recante

attuazione della direttiva 2002/91/CE, relativa al rendimento energetico nell’edilizia”;

 D.M. 26/06/2015 “Adeguamento delle linee guida nazionali per la certificazione energetica degli

edifici”. 1

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

 Norme Tecniche della Regione Lombardia, D.R. 15833/2007.

2. INFORMAZIONI INIZIALI

L’edificio oggetto di studio è un fabbricato di nuova costruzione, con ubicazione prevista nella città

di Torino (sigla TO, zona climatica E, altitudine 239 m s.l.m., latitudine 45,12° e longitudine 7,72°), e di cui si

riportano le caratteristiche progettuali sulla cui base verranno svolti i calcoli per ottenere il relativo

fabbisogno energetico. Torino (TO)

Zona climatica E

Altitudine 239 m s.l.m.

Gradi Giorno 2617

Latitudine 45,12°

Longitudine 7,72°

2.1. CARATTERISTICHE SITO

Una volta definita la città in cui verrà costruito il fabbricato si riportano le sue principali

caratteristiche termiche ed energetiche. A titolo di supporto si elencano di seguito le grandezze impiegate e

analizzate in tale sezione, con le relative ed eventuali formule con cui sono stati ottenuti i valori indicati

nelle successive tabelle:

‐ θ [°C]: temperatura aria esterna di progetto;

AE

‐ θ [°C]: temperatura aria interna di progetto;

AI

‐ X [%]: umidità aria esterna di progetto;

AE

‐ X [%]: umidità aria interna di progetto;

AI MAX

‐ ∆θ [°C]: escursione giornaliera aria esterna, ricavata dalla norma UNI 10349:1994 (Prospetto XVI);

‐ F(t): fattore di distribuzione della temperatura, ricavato dalla norma UNI 10349:1994 (Prospetto V);

2

‐ H [MJ/m ]: radiazione solare diffusa, ricavata dalla norma UNI 10349:1994 (Prospetto VIII);

d 2

‐ H [MJ/m ]: radiazione solare diretta, ricavata dalla norma UNI 10349:1994 (Prospetto VIII);

b 2

‐ I (ϕ) [kcal/hm ]: irradianza solare massima relativa alla superficie di orientamento T, ricavata

T

attraverso la norma UNI 10349:1994 (Prospetto XII);

2

‐ I (45,12° LN) [kcal/hm ]: irradianza solare massima relativa alla superficie di orientamento

Teff

effettivo della località, calcolata mediante interpolazione dei dati relativi a 45° LN e 50° LN;

2

‐ X [W/m ]: radiazione solare attraverso il vetro di riferimento.

Dati progetto raffrescamento Dati progetto riscaldamento

θ 26 °C θ 20 °C

AI AI

X 50 % X 100 %

AI AE

30,5 °C θ ‐ 8 °C

AE

MAX

∆θ 11 °C X 50 %

AI

Periodo di raffrescamento (Ͳ ) 24 h Periodo di riscaldamento (Ͳ ) 182 gg

C H

X 50 %

AE ∙∆

∙ 1,163 ∙ 2

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

Massima temperatura esterna (Luglio)

Hour F(t) θ (t) Hour F(t) θ (t)

AE AE

1 0,87 20,9 13 0,11 29,3

2 0,92 20,4 14 0,03 30,2

3 0,96 19,9 15 0,00 30,5

4 0,99 19,6 16 0,03 30,2

5 1,00 19,5 17 0,10 29,4

6 0,98 19,7 18 0,21 28,2

7 0,93 20,3 19 0,34 26,8

8 0,84 21,3 20 0,47 25,3

9 0,71 22,7 21 0,58 24,1

10 0,56 24,3 22 0,68 23,0

11 0,39 26,2 23 0,76 22,1

12 0,23 28,0 24 0,82 21,5

Dati metereologici Irradiazione solare massima (Luglio)

Mese θ H H

AE d b S W N E Orizz.

Gennaio 0,4 2,5 2,5 I (50° LN) 287 442 38 442 572

T

Febbraio 3,2 3,5 4,3 X 334 514 44 514 665

Marzo 8,2 5,0 7,2 I (45° LN) 237 443 39 443 601

T

Aprile 12,7 6,6 10,4 X 276 515 45 515 699

Maggio 16,7 7,9 11,7 I (40° LN) 187 444 40 444 631

T

Giugno 21,1 8,3 13,2 X 217 516 47 516 734

Luglio 23,3 7,6 15,9 I (45,12° LN) 239 443 39 443 600

Teff

Agosto 22,6 7,0 11,5 X 278 515 45 515 698

eff

Settembre 18,8 5,6 7,9 I (40° LN) 187 444 40 444 631

Tref

Ottobre 12,6 4,0 5,3 X 217 516 47 516 734

ref

Novembre 6,8 2,7 2,8 1,28 1,00 0,97 1,00 0,95

Dicembre 2,0 2,1 2,6

2.2. CARATTERISTICHE EDIFICIO

Il fabbricato di nuova costruzione si sviluppa su più piani fuori terra, ma solo il piano terra ed il

primo piano saranno contemplati all’interno del seguente studio energetico. Al piano terra sono previsti

due locali adibiti a garage, quindi classificati come ambienti non riscaldati, ed un laboratorio artigianale. Il

primo piano è invece interamente occupato da un’abitazione civile, confinante superiormente con ulteriore

ambiente riscaldato. Si individuano in questo modo 2 principali zone d’uso del fabbricato con proprie

caratteristiche termiche e dimensionali di seguito analizzate, a cui si aggiunge una terza zona non riscaldata

afferente ai garage (Garage 1 e Garage 2). Le categorie di edificio a cui fanno capo le varie zone d’uso sono

classificate secondo il D.P.R 412/1993 ”Regolamento recante norme per la progettazione, l'installazione,

l'esercizio e la manutenzione degli impianti termici degli edifici ai fini del contenimento dei consumi di

energia”.

2.1.1 ZONE D’USO

1) ZONA 1 – ABITAZIONE

Le caratteristiche valide sia per il caso estivo che invernale, per consentire una semplificazione della

nostra analisi, sono di seguito elencate:

 Categoria di edificio E.1 – Edifici adibiti a residenza a carattere continuativo; 3

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

 2

Apporti termici gratuiti interni: a = 4 W/m di superficie calpestabile.

P

Dati riscaldamento

Temperatura interna per θ 20 °C

AI

riscaldamento

Terminali di erogazione Ventilconvettori

Regolazione di zona Regolatore on/off a differenziale senza controllo della

temperatura dell’acqua in uscita dalla caldaia, con

ottimizzatore

Impianto intermittente

Ore di attenuazione 16:00 – 8:00 n 8 h

ag

Ore di attenuazione 8:00 – 16:00 n 2 h

dg

Temperatura di attenuazione θ 16 °C

a

Dati riscaldamento

Temperatura interna per 26 °C

θ

AI

raffrescamento

Terminali di erogazione Ventilconvettori di sistema multi‐split

Regolazione di zona On/off

Impianto intermittente

Ore di attenuazione 16:00 – 8:00 n 8 h

ag

Ore di attenuazione 8:00 – 16:00 n 2 h

dg

Temperatura di attenuazione θ 28 °C

a

La ventilazione della zona in esame è di tipo naturale, con ricambi d’aria effettivi garantiti attraverso

serramenti che possiedono una permeabilità all’aria media verso l’ambiente esterno. Inoltre l’involucro di

tale zona d’uso non risulta essere schermato rispetto al clima esterno.

2) ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE

Dati riscaldamento

Temperatura interna per θ 18 °C

AI

riscaldamento

Categoria edificio E.8 – Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali

2

Apporti termici gratuiti interni a 2 W/m di superficie calpestabile

P

Terminali di erogazione Ventilconvettori

Regolazione di zona Regolatore on/off a differenziale senza controllo della

temperatura dell’acqua in uscita dalla caldaia, con

ottimizzatore

Impianto intermittente

Ore di attenuazione 16:00 – 8:00 n 14 h

ag

Ore di attenuazione 8:00 – 16:00 n 0 h

dg

Temperatura di attenuazione θ 16 °C

a

Dati raffrescamento

Temperatura interna per θ 26 °C

AI

raffrescamento

Categoria edificio E.1 – Edifici adibiti a residenza a carattere continuativo

2

Apporti termici gratuiti interni a 15 W/m di superficie calpestabile

P

Terminali di erogazione Ventilconvettori di sistema multi‐split

Regolazione di zona On/off

Impianto in continuo 24 h 4

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

La ventilazione della zona in esame è di tipo meccanico, con ricambi d’aria imposti dal sistema di

ventilconvettori a multi‐split. Si riportano di seguito i dati principali per il suo dimensionamento e analisi:

 3

/h/pers;

Portata d’aria richiesta durante il periodo di occupazione: q= 50 m

 2

= 0,1 pers/m ;

Indice di affollamento nei locali: n s

 = 10 h.

Periodo di occupazione giornaliero dei locali: t oc

2.1.2 CARATTERISTICHE GEOMETRICHE

Per completezza di trattazione, si riportano le piante dei primi due piani e la sezione verticale di

interesse degli stessi. Da queste vengono ricavate le superfici che interessano i vari elementi tecnici che

delimitano ogni zona d’uso dell’edificio, ma anche tutte le relative superfici disperdenti. Infine, esse 5

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

fungono anche da supporto per la definizione delle caratteristiche geometriche al fine di attuare una valida

e corretta valutazione energetica del fabbricato.

3. ELEMENTI DI INVOLUCRO

Mantenendo l’omogeneità di misurazione delle varie superfici che compongo il nostro edificio, si

riportano i dati caratteristici per ognuna delle superfici interne e di involucro, suddividendo le stesse in

parte trasparente e opaca. A conclusione della seguente sezione verranno prese in considerazione anche le

superfici disperdenti dell’edificio con le quali effettuare il calcolo dei disperdimenti per trasmissione. Come

metodo di misurazione si sono assunte le dimensioni interne del fabbricato, ottenendo così dei calcoli al

netto della muratura.

3.1. SUPERFICI TRASPARENTI

Sono di seguito elencate tutte quelle caratteristiche comuni che interessano le superfici finestrate

dell’edificio. Per semplificare la denominazione di tale elemento tecnico nei paragrafi successivi viene

attribuito un codice univoco SF3, valido per tale relazione.

 Dimensione foro finestra: 1,0 x 1,2 m;

 Perimetro vetro: P= 7,17 m;

 2

Area telaio: A = 0,32 m ;

f

 Serramento singolo, ci cui dati sono assunti secondo norma UNI EN ISO 10077 – 1:2007:

- Componente opaca (telaio):

 Legno morbido;

 sp= 8,0 cm;

 λ= 0,13 W/mK.

- Componente trasparente (triplo vetro), caratteristiche assunte da norma UNI 10351:1994:

 Vetro da finestra, con superficie basso emissiva (ε= 0,05), sp= 0,4 cm;

 Intercapedine d’aria, d= 1,2 cm;

 Vetro da finestre, con superficie basso emissiva (ε= 0,05), sp= 0,4 cm;

 Intercapedine d’aria, d= 1,2 cm;

 Vetro da finestre, sp= 0,4 cm.

 Tapparelle in legno:

- Permeabilità all’aria bassa;

- Periodo di tempo in cui rimangono alzate: t”= 12 h/gg.

 Tende bianche interne con coefficiente di trasmissione ottica τ= 0,7.

3.2. SUPERFICI OPACHE

In tale sezione sono riportate le tabelle contenenti le caratteristiche termiche e materiche dei vari

strati che compongono i diversi elementi tecnici che costituiscono le pareti e le pavimentazioni dell’edificio.

Alcuni dei dati riportati sono assunti da scheda tecnica fornita dal produttore. In assenza però degli stessi, si

fa riferimento alla norma UNI 10351:1994 per la conducibilità termica dei materiali, ed alla norma UNI

10355:1994 per la resistenza termica di murature e solai. A titolo di supporto si elencano di seguito le

grandezze indicate nelle successive tabelle, con le eventuali formule con cui sono stati ottenuti i valori:

3

ρ

‐ [kg/m ]: densità o massa volumica;

‐ λ [W/mK]: conducibilità termica utile di calcolo;

‐ s [m]: spessore;

2

‐ R [m K/W]: resistenza termica unitaria, riferita alla temperatura media di 20 °C; 6

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

‐ c [J/kgK]: capacità termica massica o calore specifico;

2

‐ C [J/m K]: capacità termica areica interna periodica;

a 2

‐ M [kg/m ]: massa areica o superficiale;

a 2

‐ h e h [W/m K]: coefficienti di scambio termico superficiale, rispettivamente verso l’esterno e verso

E I

l’interno; 2

‐ R e R [m K/W]: resistenze superficiali convettive, rispettivamente per la superficie esterna ed

sE sI

interna. ∙ ∙ ∙

1 1 1 1

0,04 / 0,13 /

25 7,7

In generale si assumono che tutte le superfici rivolte verso l’esterno siano di colore chiaro, che il terreno sia

composto interamente da sabbia, e che l’isolamento dei vari elementi sia omogeneo ed uniforme.

L’esposizione in forma tabellare degli elementi tecnici avviene descrivendo le caratteristiche degli strati che

si incontrano procedendo dall’interno verso l’esterno. Assieme al codice di stratigrafia (SOX) viene indicato

se l’elemento confina con ambiente interno ed esterno (IE) oppure solo esterno (o ambiente non

riscaldato) o solo interno (EE o II), per l’impiego del coefficiente di scambio termico superficiale adeguato.

ρ

SO1 (IE) – Parete perimetrale λ s R c C M

a a

Intonaco di gesso puro 1.200 0,35 0,015 0,043 840 15.120 18,0

Blocco di argilla portante riempito 900 0,09 0,365 4,056 800 262.800 328,5

di lana di roccia

Intonaco in malta di calce e 1.800 0,90 0,020 0,022 840 30.240 36,0

cemento ρ

SO2 (II) – Solaio λ s R c C M

a a

Piastrelle in porcellana 2.300 1,0 0,010 0,010 1.000 23.000 23,0

Malta di cemento 2.000 1,4 0,030 0,021 880 52.800 60,0

Polistirene espanso sinterizzato 25 0,042 0,030 0,714 1.170 878 0,8

Solaio in laterizio (2.1.041 Pi) 918 – 0,220 0,330 840 169.646 202,0

Intonaco di gesso puro 1.200 0,35 0,010 0,029 840 10.080 12,0

ρ

SO2bis (II) – Solaio garage λ s R c C M

a a

Piastrelle in porcellana 2.300 1,0 0,010 0,010 1.000 23.000 23,0

Malta di cemento 2.000 1,4 0,030 0,021 880 52.800 60,0

Polistirene espanso sinterizzato 25 0,042 0,030 0,714 1.170 878 0,8

Solaio in laterizio (2.1.041 Pi) 918 – 0,220 0,330 840 169.646 202,0

Intonaco di gesso puro 1.200 0,35 0,010 0,029 840 10.080 12,0

ρ

SO3 (IE) – Porta esterna abitazione λ s R c C M

a a

Legno di abete (flusso fibre) 450 0,12 0,010 0,083 2.700 12.150 4,5

Polistirene espanso sinterizzato 25 0,042 0,040 0,952 1.170 1.170 1,0

Legno di abete (flusso fibre) 450 0,12 0,010 0,083 2.700 12.150 4,5

ρ

SO4 (II) – Parete laboratorio e garage λ s R c C M

a a

Intonaco di gesso puro 1.200 0,35 0,015 0,043 840 15.120 18,0

Blocco di argilla portante riempito di 900 0,09 0,365 4,056 800 262.800 328,5

lana di roccia

Intonaco in malta di calce e cemento 1.800 0,9 0,020 0,022 840 30.240 36,0

7

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

ρ

SO5 (IE) – Portone garage λ s R c C M

a a

Acciaio per lamiere 7.200 52 0,001 0,00002 500 3.600 7,2

ρ

SO6 (IE) – Parete garage e garage λ s R c C M

a a

Intonaco in malta di calce e 1.800 0,9 0,010 0,011 840 15.120 18,0

cemento

Laterizi – tavellone per divisori 667 – 0,060 0,130 840 33.617 40,0

(1,1,27i)

Intonaco in malta di calce e 1.800 0,9 0,010 0,011 840 15.120 18,0

cemento ρ

SO10 (IE) – Solaio controterra λ s R c C M

a a

Piastrelle in porcellana 2.300 1,0 0,010 0,010 1.000 23.000 23,0

Malta di cemento 2.000 1,4 0,050 0,036 880 88.000 100,0

Polistirene espanso sinterizzato 25 0,042 0,100 2,381 1.400 3.500 2,5

Calcestruzzo 1.200 0,47 0,140 0,298 880 147.840 168,0

3.3. SUPERFICI DISPERDENTI

Una volta definite e note le caratteristiche che ogni stratigrafia presente nella porzione di edificio

possiede, è possibile computare le superfici disperdenti per ognuna di esse. Tale passaggio è svolto al fine

di poter quantificare le dispersioni per trasmissione termiche che avvengono attraverso le parti di

involucro. 3

ZONA 1 – ABITAZIONE (V= 241,9 m ) 2

Superficie per esposizione [m ] Superficie

Cod. Elemento 2

TOT [m ]

S W N E Orizz.

SO1 25,34 17,04 27,84 17,04 87,26

SO2 (PIANO SUP) 80,64 80,64

SO2 (ZONA 2) 38,88 38,88

SO2 (ZONA NR) 38,45 38,45

SO3 2,50 2,50

SF3 1,2 2,40 2,40 2,40 8,40

2

TOT per esposizione [m ] 29,04 19,44 30,24 19,44 157,97 256,13

3

ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE (V= 116,6 m )

2

Superficie per esposizione [m ] Superficie

Cod. Elemento 2

TOT [m ]

S W N E Orizz.

10,88 17,04 13,38

SO1 41,30

SO2bis (ZONA 1) 38,88 38,88

SO3 2,50 2,50

19,44

SO4 19,44

SO10 38,88 38,88

SF3 1,20 2,40 1,20 4,80

2

TOT per esposizione [m ] 14,58 19,44 14,58 19,44 77,76 145,80

3

ZONA NR – GARAGE SINGOLO (V= 75,6 m ) 2

Superficie per esposizione [m ] Superficie

Cod. Elemento 2

TOT [m ]

S W N E Orizz. 8

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

SO1 14,58 14,58 6,72 35,88

SO2bis (ZONA 1) 38,45 38,45

SO4 19,22 19,22

SO5 12,50 12,50

SO6 17,01 17,01

SO10 38,45 38,45

2

TOT per esposizione [m ] 14,58 19,22 14,58 19,22 76,90 144,50

4. PROPRIETA’ TERMICHE

Per ampliare la disponibilità di dati termici ed energetici propri di ogni stratigrafia presa in esame,

per le successive analisi energetiche, vengono riportate ulteriori caratteristiche e proprietà. A titolo di

supporto si elencano di seguito le grandezze impiegate e analizzate in tale sezione, con le relative ed

eventuali formule con cui sono stati ottenuti i valori indicati nelle successive tabelle:

2

‐ U [W/m K]: trasmittanza termica dell’elemento tecnico, con n numero di strati che compongono la

stratigrafia in esame;

2

‐ C [W/m K]: conduttanza dell’elemento tecnico, che non tiene in considerazione delle resistenze

superficiali interne ed esterne (grandezza indipendente dal contesto);

‐ s [m]: spessore totale dell’elemento tecnico;

TOT 2

‐ C [J/m K]: capacità termica areica fisica;

a,fis 2

‐ C [J/m K]: capacità termica areica efficace;

a,eff 2

‐ m o m [kg/m ]: massa areica o superficiale del componente;

a,i b,i

‐ c [J/kgK]: capacità termica massica o calore specifico del materiale rivolto verso l’ambiente interno

i

senza includere lo strato di intonaco;

3

ρ

‐ [kg/m ]: densità o massa volumica del materiale rivolto verso l’ambiente interno senza includere

i

lo strato di intonaco;

‐ d [m]: spessore efficace termico;

‐ s’ [m]: spessore del primo strato interno escluso l’intonaco;

3

ρ

‐ [kg/m ]: densità o massa volumica corretta, se d > s’.

corr 1 1 ,

∑ ∙ min ;

, , ,

∙ ∙ 3,71 ∙ ∙ ∙

4.1. COMPONENTI OPACHI

Elemento

Cod. U C s C M C C C

TOT a,fis a,TOT a, i‐e a, i‐i a,eff

tecnico

Parete

SO1 0,233 0,243 0,40 308.160 382,5 31.491 31.200 31.491

perimetrale

SO2 Solaio 0,733 0,906 0,30 256.404 297,7 60.332 60.192 60.192

SO2bis Solaio garage 0,785 0,906 0,30 256.404 297,7 54.402 51.813 51.813

Porta esterna

SO3 0,776 0,894 0,06 25.470 10,0 11.749 11.850 11.745

abitazione 9

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

Parete

SO4 laboratorio e 0,228 0,243 0,40 308.160 383,0 31.491 31.200 31.200

garage

Portone

SO5 5.886 52.000 0,001 3.600 7,2 848 848 848

garage

Parete garage

SO6 3,105 6,569 0,08 63.857 76,1 22.528 22.526 22.528

e garage

Solaio

*

SO10 0,345 0,367 0,30 262.340 293,5 72.104 72.101 72.104

controterra

4.1.1 DISPERDIMENTI ATTRAVERSO TERRENO

Il calcolo dell’energia termica scambiata per trasmissione termica dal basamento dell’edificio

attraverso il terreno fa riferimento alla norma UNI EN ISO 13370:2008 supponendo che il regime di

variazione sia di tipo stazionario, e trascurando gli effetti capacitivi propri del terreno. Le formule riportate

nella normativa sono utilizzabili a patto che la larghezza o la profondità dell’isolamento perimetrale sia

inferiore rispetto alla larghezza dell’edificio.

La norma UNI EN ISO 13370:2008 descrive nel dettaglio le valutazioni ed il metodo assunto per il calcolo

della portata termica trasmessa attraverso il terreno, tenendo in considerazione l’isolamento termico

presente nella parete perimetrale ed in funzione della tipologia di pavimento. Inoltre, gli scambi termici che

avvengono attraverso il terreno vengono trattati

come se il solaio fosse una parete esterna,

considerando quindi un’opportuna resistenza tra

l’ambiente interno ed il terreno.

Al fine della scelta del corretto metodo di calcolo è

necessario classificare il nostro solaio controterra

in una categoria di appartenenza, che secondo

norma risulta essere un “Solaio controterra con

isolamento perimetrale orizzontale”. A conferma

di quanto indicato dalla norma, si suppone che i

ponti termici in tale porzione siano trascurabili, in quanto l’isolamento perimetrale di solaio incontra in ogni

punto quello verticale di parete, creando continuità termica. Per le successive valutazioni è opportuno

elencare le principali caratteristiche e grandezze afferenti all’isolamento perimetrale ed al calcolo della

trasmittanza termica effettiva del nostro basamento. In seguito sono inoltre riportate le formule impiegate,

le grandezze note e quelle calcolate.

- D [m]: larghezza o profondità dell’isolamento perimetrale;

- d [m]: spessore dell’isolamento perimetrale;

n

- λ [W/mK]: conducibilità termica dell’isolamento perimetrale;

n 2

- R [m K/W]: resistenza termica dell’isolamento perimetrale;

n

- B’ [m]: dimensione caratteristica del pavimento;

2

- A [m ]: area di pavimento;

- P [m]: perimetro di pavimento;

- d [m]: spessore del terreno equivalente;

t

- w [m]: spessore chiusure opache verticali;

* Il calcolo della trasmittanza termica del solaio controterra è stato qui effettuato con lo stesso metodo impiegato per gli altri elementi opachi

dell’edificio, attraverso la formula riportata in precedenza. Dato però che l’ambiente con cui tale stratigrafia confina non corrisponde all’esterno,

come per gli altri casi, ma bensì con il terreno, è necessario considerare la variazione delle proprietà termiche di quest’ultimo. Tali valutazioni

dovranno essere svolte per tutto il corso dell’anno ed in funzione della presenza dell’isolamento orizzontale posto lungo il perimetro del solaio

controterra, e del materiale che compone il terreno, ipotizzato essere interamente costituito da sabbia. Il calcolo approfondito di tale proprietà

termica della stratigrafia in esame è presentato nel dettaglio al sottoparagrafo successivo. 10

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

- λ [W/mK]: conducibilità termica del terreno, ipotizzato essere interamente costituito da sabbia;

b 2

- R [m K/W]: resistenza termica totale del solaio;

TOT,f 2

- R [m K/W]: resistenza termica conduttiva del solaio;

f 2

- R e R [m K/W]: resistenze termiche superficiali rispettivamente esterna ed interna, ottenute con

sE sI

le formule già indicate in precedenza;

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica solaio controterra senza il contributo dell’isolamento

0

perimetrale;

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica terreno;

b

- Ѱ [W/mK]: trasmittanza termica lineica che prende in considerazione l’effetto dello strato di

g

isolamento perimetrale per aumentare la trasmittanza termica del solaio in caso di assenza di

isolamento perimetrale (ponte termico);

- d’ [m]: spessore equivalente aggiuntivo dovuto all’isolamento perimetrale;

2

- R’ [m K/W]: resistenza termica equivalente aggiuntiva dovuta all’isolamento perimetrale.

∙ ∙

,

0,5 ∙ 2∙ ∙

∙ ln 1 ∙

è ∙

∙ 2∙ѱ

ѱ ∙ 1 1

Solaio controterra con isolamento perimetrale orizzontale

Grandezze note Grandezze calcolate

2 2

A 77,33 m B’ 4,20 m

P 36,8 m d 6,19 m

t 2

w 0,40 m R 3,255 m K/W

TOT,f 2

D 0,50 m U 0,247 W/m K

0

d 0,05 m d’ 2,33 m

n 2

λ 0,042 W/mK R’ 1,170 m K/W

n

λ 2,0 W/mK Ѱ ‐0,013 W/mK

b g

2 2

R 2,725 m K/W U 0,240 W/m K

f b

2

R 2,381 m K/W

n 2

R 0,040 m K/W

sE 2

R 0,130 m K/W

sI

4.2. COMPONENTI TRASPARENTI

Come anticipato nei paragrafi precedenti, si riportano in forma tabellare le caratteristiche tecniche

e termiche principali che interessano le superfici trasparenti del nostro edificio. Si ricorda che la tipologia di

finestra scelta è unica per tutto l’edificio, costituita da serramento singolo con telaio in legno morbido e

triplo vetro con due pareti basso emissive, corredata da tapparelle in legno e tende bianche interne. Per

semplificare la trattazione si riportano di seguito le indicazioni delle grandezze impiegate in tale sezione, i

cui valori noti verranno raggruppati in forma tabellare con i risultati ottenuti dalle formule utilizzate.

- L [m]: larghezza finestra apribile;

- h [m]: altezza finestra apribile;

- P [m]: perimetro complessivo della superficie vetrata;

2

- A [m ]: area telaio;

f 2

- A [m ]: area vetro;

g 2

- A [m ]: area di apertura finestra;

w 11

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica telaio;

f

- s [m]: spessore telaio;

f

- λ [W/mK]: conducibilità termica telaio;

f 2

- U [W/m K]: trasmittanza termica vetro;

g

- s [m]: spessore vetro;

g

- λ [W/mK]: conducibilità termica vetro;

g 1 1

∙ 3∙ 2∙

2

- [m K/W]: resistenza termica dello strato di gas della vetrocamera, ottenuta attraverso il

R

gap

metodo di calcolo riportato dalla norma UNI EN 673:2011. Seppur la nostra finestra è caratterizzata

da un vetro triplo, per identificare il problema si rimanda alla figura seguente in cui è schematizzato

il concetto di vetrocamera (per doppio vetro) e di resistenza termica di intercapedine. Si riportano

di seguito le grandezze impiegate per il calcolo di quest’ultima:

 2

h [W/m K]: coefficiente di scambio termico convettivo‐radiativo (h e h );

CR CV RD

 Nu: numero di Nusselt (a e b costanti adimensionali per superfici verticali) indica il rapporto

tra scambio termico convettivo e conduttivo;

 Gr: numero di Grashoft;

 Pr: numero di Prank; R R R R R

 SE

s [m]: spessore gas di intercapedine; V gap V SI

air

 [W/mK]: conducibilità termica gas di

λ air

intercapedine;

 T [K]: temperatura media del gas

m,air Ti

Tsi

T T T T

Tse T

contenuto nell’intercapedine. Poiché Te 1 2 3 4 5

non si dispone delle varie temperature

alle interfacce delle lastre, viene

ipotizzata inizialmente pari alla

temperatura media in condizioni di

progetto;

 ∆T [K]: differenza di temperatura tra le aria interno

Vetro

esterno Vetro

surf semplice semplice

superfici interne all’intercapedine di gas.

Poiché non si dispone delle varie temperature alle interfacce delle lastre, viene ipotizzata

inizialmente pari alla differenza di temperatura tra interno ed esterno, in condizioni di

progetto. In questo modo si avranno due calcoli distinti uno per la differenza di

temperatura durante il periodo invernale e l’altro per quello estivo, considerando poi il

valore di resistenza termica di intercapedine più sfavorevole (quindi quello maggiore);

 ε: emissività della superficie basso emissiva applicata al vetro;

 2

g [m/s ]: accelerazione di gravità terrestre;

 2 4

σ [W/m K ]: costante di Stefan‐Boltzmann;

 3

ρ [kg/m ]: densità del gas di intercapedine;

air

 μ [kg/ms]: viscosità dinamica gas di intercapedine;

air

 [J/kgK]: viscosità dinamica gas di intercapedine.

c

air ∆

, 3

∙ → ∙ ∙ ∙ Pr ∙ 12

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

∙ ∙ ∙∆ ∙

,

4∙ ∙ 1 1

,

1

2∙ 1

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica finestra con oscuramenti esterni inutilizzati;

w

- Ѱ [W/mK]: trasmittanza termica lineica di ponte termico, ottenuto mediante norma UNI EN ISO

g

10077‐1:2007, considerando un triplo vetro rivestito con superficie basso emissiva.

∙ ∙ ∙ѱ

Per un calcolo più accurato della trasmittanza termica della superficie finestrata è necessario valutare

anche l’influenza che ha gli oscuramenti nei confronti della componente vetrata. Si è ipotizzato un tempo di

utilizzo delle tapparelle di 12 h al giorno da cui si calcola la trasmittanza effettiva del serramento in

presenza dello strato oscurante. Vengono come sempre elencate di seguito le grandezze impiegate nelle

successive formule:

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica finestra in presenza di oscuramento esterno;

w,cs 2

- R [m K/W]: resistenza termica aggiuntiva dovuta all’oscuramento esterno (tapparelle, R ),

cs sh

ottenuta da norma UNI TS 10077‐1:2007;

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica media giornaliera, ricavata mediando i vari valori di

m,day

trasmittanza termica per le ore del giorno (12 h con oscuramento e 12 h senza oscuramento).

1 ∙ 12 ∙ 12

,

0,80 ∙ 0,14 , ,

1 12 12

Dati generali finestra (θ= 20 °C)

Grandezze note

L 1,00 m T 272/285 K

m,air

h 1,20 m ∆T 9,33 K

surf ‐5

P 7,17 m μ 1,76E kg/ms

air 3

2 ρ 1,28/1,22 kg/m

A 0,32 m

f air

s 0,08 m c 1008 J/kgK

f air -

λ 0,13 W/mK ε 0,05

f 2

s 0,004 m g 9,81 m/s

g ‐8 2 4

λ 1,00 W/mK σ 5,67E W/m K

g

s 0,012 m Ѱ 0,08 W/mK

air g -

λ 0,024/0,025 W/mK a 0,035

air 2 -

R 0,28 m K/W b 0,38

sh Grandezze calcolate

2 2

A 1,20 m h 2,24/2,32 W/m K

w CR

2 2

A 0,88 m R 0,45/0,43 m K/W

g gap

2 2

U 1,68 W/m K U 0,94 W/m K

f g 2

-

Gr 3255/2647 U 1,50 W/m K

w 2

-

Pr 0,71 R 0,22 m K/W

cs 2

-

Nu 0,67/0,71 U 1,13 W/m K

w,cs

2 2

h 2,01/2,09 W/m K U 1,31 W/m K

CV m,day

2

h 0,23 W/m K

RD 13

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

5. PONTI TERMICI

Per valutare al meglio i disperdimenti termici che verranno successivamente calcolati, consideriamo

quelli relativi ai ponti termici presenti nell’edificio. Per ponte termico si intende quella parte limitata di

edificio in cui è presente maggiore densità di flusso termico, conseguenza della disomogeneità geometrica

o materica della stratigrafia. Nello specifico si andranno a considerare i valori effettivi di ponti termici

relativi ai seguenti archetipi:

1. Angolo tra due pareti uguali;

2. Angolo parete‐pavimento;

3. Angolo pavimento controterra‐parete perimetrale;

4. Angolo parete interna‐parete perimetrale;

5. Giunto parete‐finestra (porta).

Facendo riferimento all’Abaco dei ponti termici, prodotto dalla collaborazione tra Politecnico di Milano e

Regione Lombardia (CESTEC S.p.a. e ANCE Lombardia), vengono estrapolati i seguenti valori di trasmittanza

termica lineica di ponte termico (ѱ), presi come base per i successivi calcoli. Nelle varie sezioni in cui è

diviso il documento, si fa distinzione di calcolo in base a come si è effettuata la misurazione delle

dimensioni dell’edificio. Nel nostro caso, poiché sono state prese le dimensioni interne, e quindi al netto

della muratura, bisognerà quindi fare riferimento a queste ultime.

1. ASP.011 (TB1)

Rispetto al campo di validità della formula si rivela una leggera differenza nella trasmittanza

termica (U ) e la conducibilità equivalente del materiale (λ ). Tale differenza è però considerata

PAR eq

accettabile poiché lo strato di muratura portante è quello che maggiormente contribuisce al valore

totale delle suddette grandezze.

ѱ 0,179 0,353 ∙ 0,237 ∙ 0,0996 /

2. SOL.004 (TB2)

La differenza registrata in questo caso è rispetto alla conducibilità equivalente del materiale, che

però è stata considerata accettabile per gli stessi motivi esposti al punto precedente.

ѱ 0,900 0,490 ∙ 0,526 ∙ 0,7401 /

3. SER.006 (TB3)

La discordanza rispetto al campo di validità è presente per ognuno dei valori costituente il sistema,

l’errore è ancora accettabile per i medesimi motivi di cui sopra.

ѱ 0,049 0,101 ∙ 0,359 ∙ 0 / 0,0670 /

4. PIN.004 (TB4)

Si rilevano delle differenze per quanto riguarda la trasmittanza termica del materiale, ma anche in

quest’ultimo caso, per le motivazioni precedentemente esposte, risulta essere.

ѱ 0,1002 /

In forma tabellare si riportano i risultati ottenuti, i campi di validità della trasmittanza termica e della

conduttività termica considerata per i diversi ponti termici del nostro edificio, con il relativo riferimento

all’interno dell’Abaco dei Ponti Termici.

Ponte termico Campo di U Campo di λ Abaco dei PT (pp) ѱ [W/mK]

i eq E

TB1 0,17 ÷ 0,58 0,23 ÷ 0,81 54 0,0996

TB2 5,75 ÷ 14,49 0,23 ÷ 0,81 94 0,7401

TB3 1,90 ÷ 5,50 0,23 ÷ 0,81 113 (0,0670)

TB4 0,17 ÷ 0,58 0,23 ÷ 0,81 101 0,1002 14

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

6. DISPERDIMENTI TERMICI PER TRASMISSIONE

Dopo aver definito le diverse proprietà termiche dei vari componenti dell’edificio ed i relativi ponti

termici, vengono ora analizzati i disperdimenti termici attraverso l’involucro, per trasmissione. Per una

valutazione più appropriata si è deciso di distinguere i calcoli a seconda dell’esposizione e della zona

termica di appartenenza della stratigrafia sotto esame. Le zone termiche per il nostro edificio sono state

precedentemente identificate come: ZONA 1 – ABITAZIONE, ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE, ZONA

NR – GARAGE SINGOLO. Il fine di tale sezione è quello di calcolare per ogni zona il coefficiente di 15

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

trasmissione per conduzione mediante la seguente formula, per cui si riportano anche la definizione delle

grandezze impiegate in essa. ∙ ∙ѱ

,

- H [W/K]: coefficiente di trasmissione per conduzione afferente ad ogni zona termica i;

cond,i

2

- A [m ]: superfici di caratterizzazione della zona termica suddivise per ogni stratigrafia in esame;

2

- U [W/m K]: trasmittanza termica relativa alla stratigrafia oggetto di calcolo;

- L [m]: lunghezza del ponte termico;

- Ѱ [W/mK]: trasmittanza termica lineica abbinata al ponte termico in esame.

∑ ∑

∙ ∙ ∙ѱ

∑ ∑

∑ ∙ ∙ѱ

Sopra sono evidenziate le formule impiegate per ottenere le trasmittanze termiche medie ottenute per

esposizione (exp) o in riferimento alla stratigrafia (SO), considerando la sola conducibilità termica dei

materiali (U ), oppure anche il contributo dei ponti termici (U* e U’ ).

m m m

Per il calcolo del coefficiente di trasmissione per conduzione, si sono impiegati per la trasmittanza termica

dei componenti finestrati due valori differenti, in base all’utilizzo che dovrà essere fatto del coefficiente

ottenuto. Per questo motivo si distinguono due casi di calcolo di seguito esposti:

2

a) U = U = 1,31 W/m K, per il calcolo del fabbisogno energetico dell’edificio;

SF3 m,day 2

b) U = U = 1,50 W/m K, per il calcolo del fabbisogno energetico dell’edificio per il caso invernale

SF3 w

(riscaldamento), in modo da considerare le condizioni di dimensionamento più sfavorevoli.

6.1. ZONA 1 – ABITAZIONE 2

a) U = U = 1,31 W/m K

SF3 m,day A∙U [W/K]

Cod. Elemento S W N E Orizz.

SO1 5,91 3,97 6,49 3,97

SO2 (PIANO SUP) 59,12

SO2 (ZONA 2) 28,50

SO2 (ZONA NR) 28,19

SO3 1,94

SF3 1,58 3,15 3,15 3,15

2

TOT per esposizione [m ] 9,42 7,12 9,64 7,12 115,81

2

U [W/m K] 0,324 0,366 0,319 0,366 0,733

m ѱ∙L [W/K] U’

m

Cod. Archetipo 2

[W/m K]

S W N E Orizz.

ASP.011 0,27 0,27 0,27 0,27 0,90

SOL.004 4,14 2,66 4,14 2,66 0,25

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 0,78

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 1,31

SER.006 0,00 0,97

SOL.004 0,00 0,00 0,00 0,00 0,98 16

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

2

TOT per esposizione [m ] 8,41 8,26 8,41 8,26 0,00

2

U [W/m K] 0,614 0,791 0,597 0,791 0,733

m 2

b) U = U = 1,50 W/m K

SF3 w A∙U [W/K]

Cod. Elemento S W N E Orizz.

SO1 5,91 3,97 6,49 3,97

SO2 (PIANO SUP) 59,12

SO2 (ZONA 2) 28,50

SO2 (ZONA NR) 28,19

SO3 1,94

SF3 1,80 3,60 3,60 3,60

2

TOT per esposizione [m ] 9,6 7,6 10,1 7,6 115,8

2

U [W/m K] 0,332 0,389 0,334 0,389 0,733

m ѱ∙L [W/K] U’

m

Cod. Archetipo 2

[W/m K]

S W N E Orizz.

ASP.011 0,27 0,27 0,27 0,27 0,90

SOL.004 4,14 2,66 4,14 2,66 0,25

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 0,78

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 1,50

SOL.004 0,00 0,97

SER.006 0,00 0,00 0,00 0,00 0,98

2

TOT per esposizione [m ] 8,41 8,26 8,41 8,26 0,00

2

U* [W/m K] 0,622 0,814 0,612 0,814 0,733

m

6.2. ZONA 2 – LABORATORIO ARTIGIANALE

2

a) U = U = 1,31 W/m K

SF3 m,day A∙U [W/K]

Cod. Elemento S W N E Orizz.

SO1 2,54 3,97 3,12

SO2bis (ZONA 1) 28,50

SO3 1,94

SO4 4,44

SO10 9,35

SF3 1,58 3,15 1,58

2

TOT per esposizione [m ] 6,81 7,96 5,45 5,87 45,51

2

U [W/m K] 0,360 0,316 0,288 0,233 0,474

m ѱ∙L [W/K] U’

m

Cod. Archetipo 2

[W/m K]

S W N E Orizz.

ASP.011 0,27 0,27 0,27 0,25

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 0,97

SOL.004 0,00 0,78

PEN.004 0,23

SOL.004 0,24

SER.006 0,00 0,00 0,00 1,31

2

TOT per esposizione [m ] 2,27 2,93 2,27 2,66 0,00 17

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

2

U* [W/m K] 0,571 0,517 0,478 0,365 0,487

m 2

b) U = U = 1,50 W/m K

SF3 w A∙U [W/K]

Cod. Elemento S W N E Orizz.

SO1 2,54 3,97 3,12

SO2 (ZONA 1) 28,50

SO3 1,94

SO4 4,44

SO10 9,35

SF3 1,80 3,60 1,80

2

TOT per esposizione [m ] 6,27 7,57 4,92 4,44 37,85

2

U [W/m K] 0,430 0,389 0,337 0,228 0,487

m ѱ∙L [W/K] U’

m

Cod. Archetipo 2

[W/m K]

S W N E Orizz.

ASP.011 0,27 0,27 0,27 0,25

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 0,97

SOL.004 0,00 0,78

PEN.004 0,23

SOL.004 0,24

SER.006 0,00 0,00 0,00 1,50

2

TOT per esposizione [m ] 2,27 2,93 2,27 2,66 0,00

2

U* [W/m K] 0,586 0,540 0,493 0,365 0,487

m

6.3. ZONA NR – GARAGE

La seguente zona, come anticipato in precedenza, non risulta essere riscaldata ma, data la vicinanza

con ambienti riscaldati, la temperatura interna di tale zona sarà maggiore rispetto all’esterno. Ciò è favorito

anche dalla miscelazione dell’aria dell’ambiente non riscaldato con l’umidità dispersa dagli ambienti

confinanti. Seppur gli ambienti non riscaldati sono in numero di due, si riportano di seguito le tabelle

riferite ad un ambiente singolo. Per ottenere i valori totali di zona basterà quindi raddoppiare i risultati di

tale sezione di analisi.

Data la non presenza di superfici finestrate (SF3), il calcolo della trasmittanza termica in riferimento al

carico termico ed al fabbisogno energetico non differisce, si riportano quindi due sole tabelle.

A∙U [W/K]

Cod. Elemento S W N E Orizz.

SO1 3,40 3,40 1,57

SO2bis (PIANO SUP) 28,19

SO4 2,94

SO5 73,58

SO6 73,25

SO10 5,16

2

TOT per esposizione [m ] 3,40 2,94 76,65 75,14 37,43

2

U [W/m K] 0,233 0,226 0,233 3,909 0,487

m ѱ∙L [W/K] U’

m

Cod. Archetipo 2

[W/m K]

S W N E Orizz.

ASP.011 0,27 0,27 0,27 0,26 18

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

SOL.004 2,00 2,66 2,00 2,66 0,98

PEN.004 0,23

SER.006 0,00 5,89

PEN.004 4,31

SOL.004 0,24

2

TOT per esposizione [m ] 2,27 2,66 2,27 2,93 0,00

2

U* [W/m K] 0,389 0,367 0,389 4,061 0,487

m

7. CARICO TERMICO INVERNALE

Per effettuare il calcolo del carico termico invernale si considerano e si riportano i valori

caratteristici delle diverse zone che compongono l’edificio. Per semplicità si evidenziano e si ricordano di

seguito i simboli con cui verranno identificate le grandezze utilizzate: Dati progetto riscaldamento

- θ [°C]: temperatura interna di progetto della Zona 1 –

Z1 θ 20 °C

Abitazione; Z1

θ 18 °C

- θ [°C]: temperatura interna di progetto della Zona 2 – Z2

Z2 θ ‐ 8 °C

AE

Laboratorio Artigianale; Ͳ 182 gg

- H

θ [°C]: temperatura esterna di progetto della città di Torino;

AE 3

V 217,73 m

Z1

- Ͳ [gg]: periodo di riscaldamento annuale;

H 3

V 104,98 m

Z2

3

- V [m ]: volume netto riscaldato per la Zona 1 – Abitazione;

Z1 3

V 322,71 m

B

3

- V [m ]: volume netto riscaldato per la Zona 2 – Laboratorio

Z2

Artigianale;

3

- V [m ]: volume netto riscaldato totale di edificio, somma dei precedenti volumi;

B

- Q [W]: carico termico disperso della zona termica i;

i

- Q [W]: dispersione termica di progetto per trasmissione della zona termica i;

T,i

- Q [W]: dispersione termica di progetto per ventilazione della zona termica i;

V,i

- f : fattore di correzione della temperatura, il quale tiene in considerazione l’ulteriore dispersione

∆θ,i

termica degli ambienti riscaldati ad una temperatura più alta rispetto agli ambienti riscaldati

adiacenti.

Una volta noti tali valori si può calcolare il carico termico invernale di progetto per le due zone riscaldate e

poi sommarlo per ottenere il totale su cui dimensionare l’impianto di riscaldamento. Per ogni zona termica

il carico termico disperso sarà calcolato come: ∙

, , ∆ ,

7.1. DISPERSIONI PER TRASMISSIONE

La potenza dispersa per trasmissione sarà calcolata per ogni zona termica riscaldata come segue:

∙ ∙ ∙ ∙ ∙

, ,

,

Dove: 2

- A [m ]: area dell’elemento tecnico k dell’edificio;

k 2

- U [W/m K]: trasmittanza termica dell’elemento tecnico k dell’edificio;

k

- f : fattore di correzione per esposizione, introdotto in quanto nella differenza di temperatura tra

k

ambiente interno ed esterno non viene considerata la componente radiante; 19

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

- [W/K]: coefficiente di dispersione per trasmissione, suddiviso per ogni esposizione, e relativo

,

ad ogni zona termica i. Valori già calcolati precedentemente ed afferenti a H .

cond,i

Per quanto riguarda la temperatura dell’ambiente adiacente (θ ), essa può essere riferita alla zona non

A,adiac

riscaldata oppure all’ambiente esterno. La seconda è nota, mentre la prima è da ricavare attraverso uno

schema elettrico che semplifica adeguatamente il problema. E: esterno

Zona 1 – Abitazione ZNR: garage

Θ Z1

T 1 H

2U Θ AE

T E

Θ

T ZNR

ZN

Zona 2 – Laboratorio H

UE

artigianale Θ Z2

T 2 H

1U

Facendo quindi riferimento alla schematizzazione di cui sopra viene calcolata la temperatura della zona non

riscaldata con la seguente formula: ∙ ∙ ∙

Una volta calcolata anche la temperatura della zona non riscaldata è possibile ricavare la potenza totale

trasmessa per trasmissione, come la somma della potenza dispersa per trasmissione dalla zona 1, della

zona 2 e della zona non riscaldata. Nella tabella che segue sono riportati i valori di potenza dispersa per

trasmissione, suddivisi per zona termica e per esposizione. Come temperatura della zona non riscaldata si

assume un valore di 5,1 °C per il periodo invernale.

Pavimento S W N E Soffitto Con

Zona ZNR

f 1,00 1,00 1,07 1,17 1,12 1,00

k

sup.

H T,i 5,9 4,0 6,5 4,0 28,2

opache

H PT 4,4 2,9 4,4 4,4 9,3

T,i

H sup.

T,i 1,8 3,6 3,6 3,6 W/K

trasp.

Z1 H PT 0,0 0,0 0,0 0,0

T,i

H porte 1,9

T,i

H PT 0,0

T,i

∆θ 28 28 28 28 28 28 K

Q 0,0 393,6 314,7 475,0 375,8 0,0 559,3 W

T,1 20

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

H sup.

T,i 9,3 2,5 4,0 3,1

opache

H PT 2,3 2,9 2,3

T,i

H sup.

T,i 1,8 3,6 1,8 W/K

trasp.

Z2 H PT 0,0 0,0 0,0

T,i

H porte 1,9

T,i

H PT 0,0

T,i

∆θ 28 28 28 28 28 28 K

Q 261,7 239,2 314,7 235,4 0,0 0,0 W

T,2

sup.

H T,i 9,2 3,4 3,4 1,6

opache

H PT 2,3 2,3 2,9

T,i

H sup.

T,i

trasp. W/K

ZNR H PT

T,i

H porte 73,6

T,i

H PT 0,0

T,i

TOT 9,2 5,7 0,0 5,7 78,1 98,7

Potenza totale dispersa per trasmissione (Q ) 3.169,3 W

T,TOT

Con riferimento al D.R. 15833/2007 della Regione Lombardia, decreto di attuazione del D.Lgs. 311/2006,

vengono riportati i valori limiti di trasmittanza termica per i componenti opachi e trasparenti

dell’organismo edilizio. I valori per la zona climatica di appartenenza del nostro edificio (Torino, zona

climatica E), e quelli dei diversi organismi ottenuti in base alla soluzione tecnica vengono riportati nella

tabella che segue, mentre nella successiva tabella sono inseriti i valori medi ottenuti per i diversi

componenti edilizi presenti nel nostro edificio. I valori di trasmittanza termica media dei diversi componenti

edilizi sono stati calcolati mediante la seguente formula: ,

,

Trasmittanza termica massima ammissibile

Componenti edilizi CV CO PO Finestre

2

U [W/m K] 0,34 0,30 0,33 2,20

D.Lgs Z1 0,42 0,24 1,50

2

U [W/m K]

m,i Z2 0,41 1,50

7.2. DISPERSIONI PER VENTILAZIONE

Come per il caso precedente, anche il calcolo della potenza dispersa per ventilazione avviene

analizzando separatamente le due zone termiche riscaldate:

1) Zona 1 – Abitazione: come precedentemente indicato, la ventilazione è di tipo naturale, il valore di

portata d’aria da garantire all’ambiente viene calcolato come segue:

∙ 0,7 ∙ 217,73 152,41 / 40 / /

,

n rappresenta il tasso di ventilazione esterna minimo, fissato convenzionalmente pari a 0,7

nat

ricambi/ora, considerando una permeabilità dell’involucro e dei serramenti media, ed una

schermatura assente.

2) Zona 2 – Laboratorio Artigianale: in questo ambiente la ventilazione sarà di tipo meccanico,

garantita attraverso un sistema di immissione di aria trattata. In tal caso il calcolo della portata 21

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

d’aria è descritto dalla norma UNI EN ISO 13789:2001 (Appendice C), di cui si riporta l’estratto della

formula per calcolare il rispettivo tasso di ventilazione esterna: 69,42 /

∙ 1

, ∙ 31,5 /

∙ 0,5 /

1 ∙ ∙ ∙ ∙

24

0,15 ∙ 24 2400 ∙

Dove:

- 0,15: ricambio d’aria minimo senza la presenza di persone nell’ambiente riscaldato;

- t = 10 h: periodo di occupazione giornaliero del laboratorio artigianale;

occ 3

- /h/pers: portata d’aria esterna richiesta nel periodo di occupazione dell’ambiente;

ϕ= 50 m 2

- i = 10 pers/100 m : indice di affollamento;

a 2

- A [m ]: area utile di pavimento;

pav 3

- V [m ]: volume netto di aria dell’ambiente riscaldato;

Z2,m 3

- V [m ]: portata d’aria da ventilazione naturale, per la seguente zona termica è nulla;

0 3

- V [m ]: portata d’aria addizionale dovuta al vento;

x 3

- V’ [m ]: portata d’aria addizionale dovuta all’effetto camino;

x 3

- V [m ]: portata d’aria di progetto da ventilazione meccanica;

f 3

- V’ [m ]: portata d’aria addizionale dovuta all’effetto camino;

x

- f= 15 ed e= 0,1: coefficienti di schermatura;

- n = 3,00 ric/h: tasso di ventilazione di ricambio aria per 50 persone.

50

Una volta noto il volume d’aria per la ventilazione meccanica, è possibile calcolare la potenza totale

dispersa per ventilazione: 0,334 ∙ 221,83 ∙ 20 8 2.049,7

0,334 ∙ ∙

, ,

7.3. POTENZA GENERATORE

Sommando le due potenze totali disperse, quindi il carico termico sensibile disperso, è possibile

ricavare la potenza termica che l’impianto termico deve essere in grado di erogare per garantire il confort

interno di progetto. Per semplificare la trattazione si riportano di seguito le indicazioni delle grandezze

impiegate in tale sezione, i cui valori noti verranno raggruppati in forma tabellare con i risultati ottenuti

dalle formule utilizzate.

- Q [kW]: potenza totale dispersa, per trasmissione e ventilazione, per entrambi gli ambienti

TOT

riscaldati; 3

- H e H [W/m K]: coefficiente di scambio termico, rispettivamente per trasmissione e per

T V

ventilazione;

- ∆θ [K]: differenza di temperatura di progetto, pari alla differenza tra la temperatura dell’ambiente

d

interno riscaldato, ipotizzato essere mantenuto a 20 °C, e di quella dell’ambiente esterno (‐8 °C);

- [kW]: potenza termica emessa dall’impianto termico.

, ,

, ,

∆ ∆

1,2 ∙ ∙∆ 22

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

Carico termico invernale

Grandezze note

Q 3.169,3 W

T,TOT

Q 2.049,7 W

V,TOT

∆θ 12 K

d Grandezze calcolate

Q 5.219,0 W

TOT

H 113,2 W/K

T

H 186,4 W/K

V

H 299,6 W/K

G 10.066 kW

8. GUADAGNI ENERGETICI

L’edificio oltre che essere sottoposto a delle perdite di potenza per disperdimenti attraverso

l’involucro, è soggetto anche a guadagni energetici gratuiti dovuti ad apporti interni o solari.

8.1. SOLARI

I guadagni energetici da apporti solari si suddividono ulteriormente in due sotto categorie:

guadagni solari interni ed esterni. Per la loro quantificazione è necessario inquadrare la località di

ubicazione del nostro fabbricato, ed individuare i dati caratteristici della stessa. Con il supporto della norma

UNI 10349:1994, vengono ricavati i valori della irradiazione solare media giornaliera (H ) nelle quattro

T,e

direzioni di esposizione, e sul piano orizzontale, per la città di Torino (latitudine 45,12°). La componente

orizzontale è stata nel nostro progetto trascurata, in quanto l’analisi del fabbricato si concentra su di un

ambiente posto internamente, e quindi senza chiusure orizzontali esposte al sole. Per completezza di

trattazione, vengono, per ogni mese dell’anno, riportati i valori di radiazione solare diffusa (H ) e diretta

d

(H ).

b 2

H [MJ/m ]

T,e

Mese S W N E Orizz. H H

d b

Gennaio 9,0 4,1 1,8 4,1 5,0 2,5 2,5

Febbraio 10,8 6,1 2,5 6,1 7,8 3,5 4,3

Marzo 11,9 8,9 3,7 8,9 12,2 5 7,2

Aprile 11,2 11,7 5,5 11,7 17,0 6,6 10,4

Maggio 9,8 12,9 7,6 12,9 19,6 7,9 11,7

Giugno 5,5 13,9 9,1 13,9 21,5 8,3 13,2

Luglio 10,6 15,4 9,1 15,4 23,5 7,6 15,9

Agosto 10,7 12,5 6,3 12,5 18,5 7 11,5

Settembre 11,2 9,6 4,2 9,6 13,5 5,6 7,9

Ottobre 11,6 7,1 2,9 7,1 9,3 4 5,3

Novembre 9,2 4,4 1,9 4,4 5,5 2,7 2,8

Dicembre 9,6 4,0 1,5 4,0 4,7 2,1 2,6

Nei paragrafi seguenti verranno prese singolarmente in considerazione le due tipologie di apporti solari che

incidono sui guadagni energetici totali del nostro edificio. 23

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

8.1.1 INTERNI

Apporti solari dovuti principalmente alla radiazione trasmessa all’interno dell’edificio attraverso le

superfici trasparenti che compongono l’edificio. Il calcolo dei guadagni solari interni è ottenuto mediante la

seguente formula: ∙ ∙ ∙

, , , , ,

∙ 1 ∙ ∙

, , , , ,

0,27 0,85 ∙ 0,43

, ∙ ∙ 1

,

Dove:

- [MJ]: guadagno energetico mensile dovuto agli apporti solari interni;

, 2

- [m ]: area equivalente della superficie finestrata j‐esima, ottenuto considerando le seguenti

A eq,s,j

grandezze:

 2

[m ]: area totale della finestra j‐esima;

A j

 2

[m ]: area del telaio appartenente alla finestra j‐esima;

A f

 2

[m ]: area del vano finestra appartenente alla superficie vetrata j‐esima;

A w

 : fattore di telaio riferito alla finestra j‐esima, assunto da norma UNI TS 11300 – 1:2014,

F F,j

pari a 0,80;

 : fattore di riduzione degli apporti solari dovuto a dispositivi di oscuramento mobili ove

F sh,g

presenti (nel nostro caso tapparelle);

 F e F : fattore di ombreggiamento dovuto a dispositivi di oscuramento mobili,

sh,ge sh,gi

rispettivamente esterno ed interno. Sono entrambi ricavabili con il supporto della norma

UNI TS 11300 – 1:2014, e risultano essere rispettivamente pari a 1,0 e 0,8;

 g : fattore solare della finestra j‐esima, calcolato mediante la formula sopra riportata, il cu

j

valore di g viene estrapolato dalla norma UNI TS 11300 – 1:2014, e vale 0,5;

P

- : fattore di ombreggiamento esterno, risulta essere pari a 1 poiché i fattori di seguito elencati,

F sh,0

che generano ombreggiamento sono tutti unitari, in quanto i loro effetti non influenzano gli apporti

solari interni:

 F : fattore di ombreggiamento dovuto agli aggetti orizzontali;

h

 : fattore di ombreggiamento dovuto agli aggetti verticali;

F f

 : fattore di ombreggiamento dovuto agli edifici circostanti;

F 0

- N [gg]: numero di giorni che compongono il mese considerato;

month 2

- H [MJ/m ]: irradiazione media giornaliera, per l’esposizione “e” considerata. Valori riportati nella

T,e

tabella presente nel precedente paragrafo.

Vengono di seguito riportati in forma tabellare i valori noti e quelli ottenuti mediante calcolo per poter

procedere con le successive valutazioni e analisi. Per le grandezze note non si riporta il valore di ogni

esposizione o finestra, poiché viene considerato uguale per tutte.

Zona 1 – Abitazione

Grandezze calcolate S W N E

A 0,299 0,598 0,598 0,598

eq,s,j

F 0,8 0,8 0,8 0,8

sh,g Zona 2 – Laboratorio Artigianale

Grandezze calcolate S W N E 24

Climatizzazione e Termofisica dell’Edificio ‐ Valutazione Energetica di Edificio

A 0,299 0,598 0,299 0,00

eq,s,j

F 0,8 0,8 0,8 0,8

sh,g Zona 1 ‐ Abitazione [MJ]

N , ,

month

Mese [gg] [MJ]

S W N E

Gennaio 31 83 76 33 76 269

Febbraio 28 90 102 42 102 337

Marzo 31 110 165 69 165 509

Aprile 30 101 210 99 210 619

Maggio 31 91 239 141 239 710

Giugno 30 49 250 163 250 712

Luglio 31 98 286 169 286 838

Agosto 31 99 232 117 232 680

Settembre 30 101 172 75 172 521

Ottobre 31 108 132 54 132 425

Novembre 30 83 79 34 79 275

Dicembre 31 89 74 28 74 265

Periodo invernale 2.699

Periodo estivo 4.505

Zona 2 – Laboratorio Artigianale

[MJ]

N , ,

month

Mese [gg] [MJ]

S W N E

Gennaio 31 83 76 17 176

Febbraio 28 90 102 21 214

Marzo 31 110 165 34 310

Aprile 30 101 210 49 360

Maggio 31 91 239 70 401

Giugno 30 49 250 82 381

Luglio 31 98 286 84 468

Agosto 31 99 232 58 390

Settembre 30 101 172 38 311

Ottobre 31 108 132 27 266

Novembre 30 83 79 17 179

Dicembre 31 89 74 14 177

Periodo invernale 1.682

Periodo estivo 2.576

8.1.2 ESTERNI

Apporti solari causati in maggior quantità dalla radiazione solare incidente sulle chiusure opache

che compongono l’involucro dell’edificio. Il calcolo dei guadagni solari esterni è ottenuto mediante la

seguente formula: ∙ ∙ ∙

, , , , , 25


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DESCRIZIONE APPUNTO

Progetto svolto per il corso di Climatizzazione e Termofisica dell'Edificio del professor Mazzarella Livio. Completo di relazione di calcolo Del fabbisogno termico dell'edificio proposto in località Torino, analisi climatica, termica, studio delle stratigrafie, calcoli dimensionali e conclusioni. La relazione, grazie alle spiegazioni dettagliate e alle tabelle in essa presenti, include tutto il necessario per interpretare e svolgere al meglio l'esercitazione, prefiggendosi come valido supporto alla stesura di una proria relazione finale, necessaria per l'ammissione all'esame orale.


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in ingegneria dell'edilizia
SSD:
A.A.: 2017-2018

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher mar_tini di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Climatizzazione e Termofisica dell Edificio e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università Politecnico di Milano - Polimi o del prof Mazzarella Livio.

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