Comfort Termoigrometrico - Fanger

Comfort Termico

• Slide: comfort termoigrometrico e condizioni interne di progetto per gli impianti di climatizzazione

Scopo di un impianto di climatizzazione

• Garantire il benessere termico delle persone nel locale asservito dall’impianto di climatizzazione. → Teoria del comfort termico
• Interazione tra persone e ambiente
  • Temperatura
  • Umidità

Ambiente termico

• A.T. moderati → Obiettivo: raggiungimento compr. benessere
• A.T. severi: (industriali), no patologie stress termici (caterina 41°C → 16°C in < 5 min)

Comfort termoigrometrico UNI EN ISO 7730

• "condizione mentale di soddisfazione relativa all’ambiente termico"
• → Soggettiva → difficoltà nel soddisfare tutti. Approccio statistico
• 1) Sensazione generale di benessere caldo o freddo: ‘neutralità termica’
• 2) Disuniformità locali di condizioni che interessano parti del corpo.
  • (es. spifferi)

Corpo umano T_body = 37°C

• Sensori: ipotalamo / ghiandole alla base del cervello → controlla la temp. interna
• Difficilmente T < 36°C senza che ipotalamo se ne accorga. Cute controlla ca. temp. est.
• Se T > 37°C → meccanismi di sudorazione flusso sanguigno aumenta
• Se T < 34°C → cute → brividi → riduzione flusso sanguigno

Se i due impulsi sono uguali → neutralità termica

Se uno prevale → sensazione di caldo/freddo

Termoregolazione

→ BILANCIO ENERGETICO DEL CORPO UMANO

CONDIZIONE DI COMFORT TERMICO STAZIONARIE

INPUT ENERGETICI OUT UT ENERGETICI

• DIGESTIONE → METABOLISMO → TASSO METABOLICO M

INPUT

met ≈ 58,15 W/m²

sup. corp. ≈ 1,7 ÷ 1,8 m²

Se met↓1 & −100 W

seduta a riposo → TABELLE DEI VALORI

I) LAVORO MECCANICO COMPIUTO

II) SCAMBIO TERMICO (COND, CONV, IRR)

III) SCAMBIO DI MASSA (SUD, TRASP., UMID. DELL'ARIA NEI POLMONI)

→ aria out φ =100% T = 37°C

abbiamo immesso valore H₂O nel corpo tende a diminuire

II ) SCAMBIO SENSIBILE

COND

CONVEZIONE (ARIA) 90% POCO ISOLATA ABBIGLIAM.

+ IRRAGGIAMENTO 60% TANTO ISOLATA ABBIGLIAM.

III) SCAMBIO LATENTE

CALORE LATENTE ! MOLTO GRANDE ED EFFICACE

95%

⇓Tambi scambio TEMP. EDEP. MURILIR (T−Tamb)

M−W = QR_sh+ QR_es + S =

M = TASSO DI PROD. METAB.

W = POT. MECC. PROD

U_sh = TOT POT OUT FELLO

QR_es = TOT POT OUT RESP

S = ACCUMULO ∂U/∂t

CON LA RELAZIONE E LE NORME SI ARRIVA QUINDI AL LIMITE:

PPD ≤ 10% ISO

PPD ≤ 20% UNI

EQUAZIONE DI FANGER

METTENDO IN RELAZIONE PMV E PPD CON ALCUNE

VARIABILI IN GRADO DI DESCRIVERE IL MECCANISMO DI SCAMBIO TERMICO,

_{(M, W, Icl, ta, tr, va, pa)} = Ø

• FATTORI PERSONALI:

  1. TASSO METABOLICO M _[W/m²] O _[met] - ^{1 met = 58,15 W/m2}
  2. LAVORO MECCANICO W _[W/m²] RIFERITO ALL'UNITÀ DI SUPERFICIE, CON ATTIVITÀ FISICHE LEGGERE A MEDIE W' È DELLO STESSO ORDINE DI GRANDEZZA DELL'ERRORE COMMESSO NELLA DETERMINAZIONE DI M. → ISO DICE CHE W = 0
  3. INDICE DI RESISTENZA TERMICA DELL'ABBIGLIAMENTO I_{cl [m²·K/W]} - [Clo] ^{1 Clo = 0,16 m2·K/W}

  FATTORI AMBIENTALI:

  4. TEMPERATURA ARIA INTERNA t_a [°C]
  5. TEMPERATURA MEDIA RADIANTE t_r [°C] INFLUISCE SUL TRASFERIMENTO DEL CALORE SENSIBILE.
  6. VELOCITÀ MEDIA DELL'ARIA v_a [m/s] INFLUISCE SUL COEFFICIENTE DI SCAMBIO CONVETTIVO.
  7. PRESSIONE PARZIALE DEL VAPORE NELL'ARIA [p_a] CARATTERIZZA φ E INFLUISCE SUL TASSO DI EVAPORAZIONE DEL SUDORE.

  TEMPERATURA OPERATIVA t_o

  ^{t_o = (h_r t_r + h_c t_a) / (h_r + h_c)}

  OSS. h_r E h_c SONO DIFFICILI DA CALCOLARE, DIPENDONO DA MOLTI PARAMETRI.

  NORMA ISO 7730

  ⇨ METODI SEMPLIFICATI PER IL CALCOLO DI t_o

  1. LA TEMPERATURA OPERATIVA È PARI ALLA MEDIA ARITMETICA DEI VALORI DELLA TEMP. ARIA E TEMP. MEDIA RAD. ^{t_o = (t_r + t_a) / 2}
  2. FORMULA to* = A ta + (1 - A) tr A = f(va)
  va [m/s] A < 0.2 0.5 0.2 ≤ va < 0.6 0.6 0.6 ≤ va ≤ 1.0 0.7

  b) Discomfort da Asimmetria Media Radiante

  La radiazione termica non uniforme può essere causa di discomfort.

  Per rappresentare la "non uniformità" del campo radiante si usa la grandezza asimmetria media radiante (asimmetria della temperatura radiante) Δtpr definita come la differenza tra la temperatura piana radiante (tpr) delle due facce opposte di un elemento piano.

  (Lo soffitti caldi e finestre fredde sono i maggiori disagi termici.)

  Grafico: PPD - Radiant Temperature Asymmetry °C

  c) Discomfort da Differenza Verticale della Temperatura dell'Aria

  Non confortevole piedi freddi - testa calda sia che avvenga per irraggiamento che per convezione. Questo fenomeno può avvenire a causa della stratificazione spontanea dell'aria.

  UNI-EN-ISO 7730 stabilisce ΔT massimo = 3°C → PPD = 5%

  La differenza verticale della temp. aria viene espressa come la differenza tra temp. aria a livello della caviglia e del collo.

  Grafico: PPD - Air Temperature Difference Between Head and Ankles [°C]