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

DOMANDE ESAME

Le domande che compongono la prova scritta saranno tratte dal seguente elenco

DARE LA DEFINIZIONE DI “EDIFICIO AD ENERGIA QUASI ZERO” SECONDO LA

DIRETTIVA 2010/31/UE ED ELENCARE QUALI SONO LE FONTI DI ENERGIA

RINNOVABILE PREVISTE

Edificio ad altissima prestazione energetica, il cui fabbisogno energetico molto basso o

quasi nullo dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti

rinnovabili, compresa l’energia da fonti rinnovabili prodotta in loco nelle vicinanze;

Fonti di energia rinnovabile previste: eolica, solare, aerotermica, geotermica,

idrotermica, idraulica, biomassa, biogas, oceanica

ILLUSTRARE IL COEFFICIENTE MEDIO GLOBALE DI SCAMBIO TERMICO PER

TRASMISSIONE PER UNITÀ DI SUPERFICIE DISPERDENTE, INDICANDO

SIMBOLO E UNITÀ DI MISURA, FORMULA DI CALCOLO, PERCHÉ E IN QUALI

CASI È UN REQUISITO SIGNIFICATIVO, DA QUALI GRANDEZZE DIPENDE, QUALI

SONO LE CRITICITÀ E INDICATIVAMENTE QUALI LIMITI SI DEVONO

RISPETTARE.

Il coefficiente di scambio termico valuta la prestazione dell’edificio nell’area di

valutazione del consumo di risorse, e nasce dall’esigenza di ridurre lo scambio termico

per trasmissione durante il periodo invernale. H’T è il coefficiente medio globale di

scambio termico dell’edificio reale [W/m²K]:

∑ k Ak

H’T =Htr,adj / [W/m²K]

Dove:

- Htr,adj è il coefficiente globale di scambio termico per trasmissione

dell’involucro calcolato con la UNITS 11300-1 (W/K) comprensivo di tutti i ponti

termici:

Htr,adj = HD + Hg + HU + HA

HD è il coefficiente di scambio termico diretto per trasmissione verso l’ambiente

esterno;

Hg è il coefficiente di scambio termico stazionario per trasmissione verso il

terreno;

HU è il coefficiente di scambio termico per trasmissione attraverso gli ambienti

non climatizzati;

HA è il coefficiente di scambio termico per trasmissione attraverso gli ambienti

climatizzati a temperatura diversa.

- Ak è la superficie del K-esimo componente (opaco o trasparente) costituente

l’involucro.

In pratica si tratta di una sorta di trasmittanza media dell’involucro. Il relativo calcolo

considera tutti i componenti disperdenti dell’involucro, siano essi opachi o trasparenti,

unitamente alle dispersioni dei ponti termici presenti. Il valore limite diminuisce

all’aumentare del rapporto di forma e della rigidità della zona climatica.

Sono due gli aspetti fondamentali per rispettare tale limite:

- I ponti termici devono essere ridotti al minimo;

- Risulta difficile eccedere con le superfici vetrate qualora esse non abbiano

altissime prestazioni in termini di isolamento termico.

Le criticità, a parte quelle già presentate, costituiscono la problematicità del recupero

dati, soprattutto per edifici di vecchia costruzione.

DARE LA DEFINIZIONE DI PONTE TERMICO E SCRIVERE E COMMENTARE LA

FORMULA PER IL CALCOLO DELLA TRASMITTANZA TERMICA MEDIA DI UN

COMPONENTE DELL’INVOLUCRO EDILIZIO, INDICANDO LE VARIE TIPOLOGIE DI

PONTE TERMICO E L’INCIDENZA NEL CALCOLO.

Discontinuità nelle caratteristiche termiche che si può verificare in corrispondenza

degli innesti di elementi strutturali (ad esempio solai e strutture verticali o strutture

verticali tra loro) o anche in presenza di particolari geometrie (spigoli, angoli).

I ponti termici causano la diminuzione della temperatura superficiale interna in

corrispondenza della discontinuità, il che comporta:

- aumento dispersioni termiche

- condensazione superficiale

- formazione delle muffe

∑

+

A ∙ U l ∙ ψ

L k k

=

U media A L

Dove: 2

- U: trasmittanza termica [W/m K]

A : 2

- area lorda componente (es.parete) [m ]

L

l :

- lunghezza k-esimo ponte (della giunzione)

k

ψ :

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

k

I 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.

Scrivere e commentare la formula per il calcolo della trasmittanza termica di

un serramento, indicando le unità di misura e le possibilità di reperimento

dati. + +

A U A U L ψ

g g t t g g

=

U w +

A A

t g

Dove: 2 2

- Ag, Ug: Area e trasmittanza del vetro [m ; W/m ]

2 2

- At, Ut: Area e trasmittanza del telaio [m ; W/m ]

ψg

- Lg, : Termine che compare solo per vetri doppi o tripli. Lg rappresenta la

ψg

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]

Calcolo possibile attraverso 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 ∙ F

sol ,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

F

intrinseche dell’involucro edilizio, è presente un rapporto, , tra l'irradianza

sol, 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