Domande d'esame Termofisica dell'edificio, prof.ssa Magnani

Calcolo della trasmittanza termica di un serramento

Ll: lunghezza k-esimo ponte (della giunzione)

kψ: trasmittanza lineica k-esimo ponte [W/mK]

kI ponti termici maggiormente impattanti sono di norma in presenza degli angoli, nodi d'angolo parete/pilastro, in presenza di balconi, ed elementi vetrati. La criticità del ponte termico è tanto maggiore quanto più è isolato l'edificio.

La formula per il calcolo della trasmittanza termica di un serramento è:

A U A U L ψg g t t g g=U w +A At g

Dove:

• Ag, Ug: Area e trasmittanza del vetro [m²; W/m²K]
• At, Ut: Area e trasmittanza del telaio [m²; W/m²K]
• ψg- Lg: Termine che compare solo per vetri doppi o tripli. Lg rappresenta la lunghezza del perimetro del vetro, mentre la trasmittanza termica lineica dovuta alla conduzione di calore che avviene tra telaio, vetri e distanziatore dei vetri. [m; W/mK]

Il calcolo della trasmittanza termica può essere effettuato attraverso il reperimento dei dati relativi all'area e alla trasmittanza del vetro e del telaio, nonché della lunghezza del perimetro del vetro nel caso di vetri doppi o tripli.

L'applicazione delle norme UNI di riferimento, o assumendo valore dichiarato dal fabbricante. In assenza di dati di progetto attendibili o comunque di informazioni più precise, i valori di trasmittanza termica delle vetrate e telai possono essere ricavati da relativi prospetti.

ILLUSTRARE IL PARAMETRO "AREA SOLARE EQUIVALENTE ESTIVA PER UNITÀ DI SUPERFICIE UTILE", INDICANDO SIMBOLO E UNITÀ DI MISURA, FORMULA DI CALCOLO E/O DA QUALI GRANDEZZE DIPENDE, PERCHÉ E IN QUALI CASI È UN REQUISITO SIGNIFICATIVO, QUALI SONO LE CRITICITÀ E INDICATIVAMENTE QUALI LIMITI SI DEVONO RISPETTARE.

∑ = )A F ∙ g ∙ (1 - F ∙ A ∙ Fsol,est sh .ob gl+sh F w, p sol,est

Una grandezza che quantifica l'efficacia degli ombreggiamenti e delle schermature, comprendente l'area del vetro, tipo di vetro, presenza ombreggiature e presenza schermature. Oltre a influenzare il valore numerico rispetto a caratteristiche intrinseche dell'involucro edilizio.

è presente un rapporto tra l'irradianza solare est dell'esposizione considerata del serramento e l’irradianza media annuale di Roma sul piano orizzontale.

Criticità: L’installazione e l’uso di un condizionatore risolve il problema estivo in termini di comfort e di risparmio energetico? NO. È necessario sfruttare la potenzialità delle risorse offerte dal contesto naturale climatico per ottenere condizioni di comfort all'interno degli ambienti.

ILLUSTRARE CARATTERISTICHE, TIPOLOGIE, SVANTAGGI E VANTAGGI DELLE PARETI E DEI TETTI VERDI E DELLE COPERTURE A ELEVATA RIFLETTANZA SOLARE.

Sistemi Verdi: sono costituiti da elementi naturali (piante a ridotto apparato radicale, vegetazione a foglia caduca)

Possono essere utilizzate per:

• Ombreggiamento pareti → giardini. Utilizzo della vegetazione come elemento di schermatura solare: foglia caduca per schermare in estate e lasciare passare la radiazione in inverno.
• Isolamento pareti →

pareti verdi. Effetti sul microclima urbano: mitigazione delle temperature.

Isolamento copertura → tetto giardino (praticabile, non praticabile)

Vantaggi:

• Maggiore inerzia termica ed isolamento della copertura
• Riduzione dell’effetto “isola di calore”
• Favorisce accumulo termico in inverno ed evita il surriscaldamento estivo

Svantaggi:

• L’acqua in esubero deve essere convogliata verso gli scarichi. Per questo è necessario progettare con cura le pendenze e l’utilizzo di un elemento di accumulo e drenaggio adatto.
• Progettazione complessa
• Manutenzione

Coperture ad alta riflettanza solare: I cool roof sono coperture che hanno una elevata capacità di riflettere l’irradiazione solare incidente e contemporaneamente emettere energia termica nell’infrarosso, hanno cioè una elevata riflettanza solare ed una elevata emissività termica. I cool roof sono coperture caratterizzate da una bassa temperatura superficiale, anche sotto

irraggiamento solare diretto.

Vantaggi dei cool roof:

• Migliori condizioni ambientali nel periodo estivo degli ambienti interni dell'edificio
• Risparmio energetico per la climatizzazione estiva degli ambienti interni dell'edificio
• Miglioramento dell'efficienza energetica dell'intero involucro dell'edificio
• Riduzione dell'effetto isola di calore
• Maggiore stabilità dimensionale delle stratigrafie di copertura e delle strutture portanti sottostanti dovuta alla ridotta influenza delle alte temperature estive

ILLUSTRARE CARATTERISTICHE, TIPOLOGIE, VANTAGGI E SVANTAGGI DI VENTILAZIONE NATURALE E MECCANICA, IN PARTICOLARE IN TERMINI DI QUALITÀ DELL'ARIA E RISPARMIO ENERGETICO.

Ventilazione naturale: consiste nel creare un moto naturale dell'aria che dall'interno dell'ambiente (viziata) esce all'esterno attraverso un camino e dall'esterno ("pulita") entra all'interno attraverso le finestre.

Tipologie:

ventilazione passante, a lato singolo, combinata vento-camino, ibrida (con estrazione assistita da ventilazione meccanica).

Vantaggi: non si consuma energia.

Svantaggi: non c'è controllo delle portate, non c'è possibilità di filtrazione dell'aria in ingresso, non c'è garanzia di continuità, presenza di camini ingombranti che devono attivare il "tiraggio".

Al contrario...

Sistemi di ventilazione meccanica controllata:

- Sistema a doppio flusso con recupero: Sistema di ventilazione meccanica nel quale mettiamo aria negli ambienti nobili ed estraiamo da ambienti quali cucina e bagni, creando al tempo stesso una differenza di pressione tale per cui i flussi d'aria non portino cattivi odori in altri ambienti. Al contempo con recuperatori di calore preriscaldiamo o preraffreddiamo l'aria in ingresso.

ILLUSTRARE COSA SONO L'INERZIA TERMICA ESTERNA E INTERNA E QUANDO SONO REQUISITI IMPORTANTI.

È l'attitudine

della parete a smorzare e sfasare l'effetto di sollecitazioni dinamiche:

Sul lato esterno del componente:

• variazione giornaliera della temperatura esterna e della radiazione incidente sul componente;

Sul lato interno del componente:

• radiazione solare attraverso i vetri;
• occupazione e apporti interni;
• intermittenza dell'impianto di riscaldamento e/o raffrescamento.

Sollecitazione esterna

• Requisito importante se è elevata l'escursione giornaliera della temperatura (stagione estiva, climi caldi);
• è legata alla capacità di accumulo e all'isolamento termico ovvero dipende da spessore, conduttività, calore specifico e densità di TUTTI gli strati;
• lo sfasamento è MASSIMO se l'isolante è all'ESTERNO (l'attenuazione invece non dipende dalla posizione dell'isolante).

Sollecitazione interna:

• Requisito importante se è elevata l'escursione giornaliera dei carichi interni (apporti interni variabili,

Fattore di attenuazione [-]: rappresenta la diminuzione d'ampiezza che subisce un'onda termica nel passare attraverso un componente edilizio. (l'attenuazione non dipende dalla posizione dell'isolante)

Sfasamento termico [h]: rappresenta il tempo in ore che intercorre tra il picco di temperatura sul lato esterno di una struttura edilizia e quello sul lato interno. Se l'isolante è posto sul lato interno o se in altra posizione (intercapedine, superfici vetrate non schermate), è legata alla capacità di accumulo (massa) dei primi centimetri a contatto con l'aria interna e alla posizione dello strato di isolante.

Diagramma:

Leggero:

Flusso o temperatura interna/esterna

Pesante:

Flusso o temperatura interna/esterna

esterno, assente):- Nel primo caso il componente tende a non accumulare calore e l'aria ambiente si scalda e raffredda più velocemente.

- Nel secondo caso il componente accumula calore e lo rilascia per esempio a seguito di spegnimento o attenuazione dell'impianto.

ILLUSTRARE LE PERDITE AL CAMINO A BRUCIATORE ACCESO DI UNA CALDAIA: COSA SONO, DA COSA DIPENDONO, COME MINIMIZZARLE, ORDINE DI GRANDEZZA, QUALI CALDAIE HANNO PERDITE MAGGIORI O MINORI E PERCHÉ

Calore che viene perduto con i fumi ad elevata temperatura. Tanto più elevata quanto più è alta la temperatura dei fumi e quanto più grande è la quantità dei fumi generati dalla combustione.

Per minimizzarle:

- Bisogna lavorare al minimo eccesso d'aria sufficiente a non generare incombusti (ordine di grandezza 5-10%) (Possono essere misurate determinando la percentuale in volume di ossido di carbonio presente nei fumi e si tenga presente che per ogni 1% di CO si ha una

diminuzione di rendimento del 5%).- Abbassare la temperatura dei fumi mediante l'adozione di un sistema di scambio più efficiente (nei generatori di calore tradizionali, allacciati a camini altrettanto tradizionali, il limite è costituito dalla necessità di assicurare il funzionamento del camino stesso a livello di tiraggio che risulta proporzionale alla temperatura dei fumi).

ILLUSTRARE LE PERDITE AL CAMINO A BRUCIATORE SPENTO DI UNA CALDAIA: COSA SONO, DA COSA DIPENDONO, COME MINIMIZZARLE, ORDINE DI GRANDEZZA, QUALI CALDAIE HANNO PERDITE MAGGIORI O MINORI E PERCHÉ.

Le perdite al camino a bruciatore spento sono dovute al tiraggio che, durante periodi di inattività, aspira aria dall'ambiente appunto il flusso aspirato, asporta calore e le convoglia al camino. (0.2-1.6%)

Per minimizzarle:

• Adottare bruciatori muniti di serranda in grado di chiudere l'ingresso aria comburente.
• Abbassare temperatura fumi per limitare il tiraggio.
• Inserire regolatore di tiraggio.
sparmio energetico: il mantello di una caldaia è la parte esterna che avvolge il generatore di calore. Le perdite al mantello si verificano quando il calore prodotto dalla caldaia viene disperso nell'ambiente circostante anziché essere utilizzato per riscaldare l'acqua o l'ambiente stesso. Queste perdite dipendono principalmente dallo scambio termico che avviene attraverso conduzione, convezione e irraggiamento. Per minimizzare le perdite al mantello è fondamentale avere un efficace isolamento termico. Un buon isolamento riduce la quantità di calore che si disperde nell'ambiente, consentendo di utilizzare in modo più efficiente l'energia prodotta dalla caldaia. Inoltre, l'adozione di impianti a bassa temperatura contribuisce a ridurre le perdite, in quanto richiedono meno energia per funzionare. Il corretto dimensionamento della caldaia e la sua installazione in un ambiente protetto, come ad esempio una centrale termica, sono altre misure che possono contribuire a minimizzare le perdite al mantello. Le perdite al mantello possono variare nell'ordine di grandezza dal 1% al 4% del calore prodotto dalla caldaia. Tuttavia, nei generatori di calore di ultima generazione, le perdite sono generalmente inferiori grazie all'utilizzo di materiali isolanti più efficienti e a una progettazione più accurata. Le caldaie che hanno perdite maggiori o minori dipendono principalmente dalla qualità dell'isolamento termico utilizzato nel mantello. Caldaie di alta qualità e di ultima generazione tendono ad avere perdite minori grazie all'utilizzo di materiali isolanti più performanti. Al contrario, caldaie più datate o di bassa qualità possono presentare perdite maggiori a causa di un isolamento termico meno efficace.