(3/5) Fisica tecnica ambientale: Controllo del microclima

Metabolismo del corpo umano

Corpo umano = macchina termica.

Trasforma energia chimica contenuta nel cibo in calore ed altre forme di energia:lavoro meccanico.

Scambi tra muscoli, costruzione: metabolismo detto anche un processo ossidativo.

La quantità di energia chimica trasformata in energia termica e lavoro si chiamapotenza metabolica (M).

La potenza metabolica è funzione in/conveniente dell'attività svolta o/i viene misuratanell’unità di superficie (es. kcal/h*m²) oppure misurata in "Met".

• 1 MET = 58,2 W/m² ≅ 50 Kcal/h*m²

Calore prodotto nell'unità di tempo e di superficie da una personaseduta a riposo (uomo medio 1,70 m 70 kg Area_c = 1,8m²).

Rendimento meccanico: uomo scambia energia con l'ambiente con formula

Rendimento Meccanico

• Potenza Meccanica
• Potenza Metabolica

Quando si carica il metabolismo chimico si trasforma in energiameccanica, con i/energia termica e con i componenti dicompensazione dell'energia interna.

Scambio Termico tra Uomo e Ambiente

Equazione bilancio energetico

Sistema corpo umano - Ambiente circostante

S = M - W - Ed - Esw - Eve - C_re - C - R - C_x

• Aumento o diminuzione energia interna corpo umano nel unitato tempo [W]
• Potenza Metabolica [W]
• Potenza Meccanica es./lavoro [W]
• Radiazione dispersa per conduzione [W]
• Acqua dispersa per traspirazione [W]
• Evaporazione dispersa per respirazione [W]
• Potenza termica dispersa per convenzione [W]
• Potenza termica dispersa per irradiazione calore sensibile [W]

Benessere Termoigrometrico

M_h = ^L/_M

Q produce = Qp = M-L = M - M_h = M(1-n)

Qp - Q ceduto = Q disperso

M(1-n) = C + R + E = 0

Equazione di Bilancio

Convezione

C = Ab . fc . nc (t_ce - t _aria )

• Superficie Corpo Nudo
• Fattore Lordo
• Coeff. Convez.
• Tasso Medio
• Temp. Aria
• Assembl. Rea.
• Abbigli. Immag. Estim.

λ₉₀ = 0,155 W/m²

Irraggiamento

R = G_o . Ab . fc . Hr . F_n-2 (t_ce⁴ - T _mrf ⁴)

R = Ab . fc . Hr (t_ce - t _mrf)

Emissione di Radiazione

Temperatura Media Radiante

TEMPERATURA OPERATIVA

si tiene conto di irraggiamento e convezione

R = ab.fc.hr(ta-tmr)

C = ab.fc.hc(ta-to)

ho = hc+hr = hrtmr+hcta-hcta =

ab.fc(hcta)) = (hcta+hr(tmr))) (x)

kto

COEFF. DI ASSORBIMENTO

to = hcta+hrtmr

hc+hr

hrc+hhr = hcta+hrtm

k

kto

(*) diventa ab.fc(kta-ktc) = ab.fc.k(ta-to)

TEMP. OPERATIVA

DISIMMETRIA TEMPERATURA MEDIA RADIANTE (tmr)

• pranzo disagio negli occupanti ad aspetti determinati valori
• ASIMMETRIA TMR (c)
• delta TMR facce opposte

Progettazione Impianti

Condizionamento aria o Climatizzazione

Controllo grandezze

1. Impianti a tutt'aria

Caratterizzati da aria immessa opportunamente trattata in UTA (unità trattamento aria). Per impianti con ricambio e affollamento devono immettere molta aria esterna.

2. Impianti misti

Area primaria e pannelli radianti. Area primaria e fan coils.Con l’aria 4, ventilazione che controllano temperatura (aria immessa viene raffreddata o riscaldata).

4. 4 fasi progettuali

1. Definizione (specifiche progetto)
2. Scelta tipologia impianto
3. Calcolo carico termico igrometrico
4. Dimensionamento di massima dell’impianto

Calcolo carico termico igrometrico

• Carico termico: quantità di calore entrante e uscente
• Soluzione di vapore =

Unità del tempo x dimensionare l’impianto

• L’aria immessa: deve essere + secca

Calore = carico termico

Q_t = q_o + q_v + q_p + q_i + q_s [W]

Calore posizione da pareti opache W_T

Vapore = carico igrometrico = VW = N W_s

W_t = V persone

6. Dimensionamento di massima dell’impianto

→ Impianto a tutt’aria

Ext

E UTA In Xin Min

Aria immessa

Ambiente Cond.

Estensione