Domande e risposte complete Fisica Tecnica Ambientale

Equazioni per il flusso termico

Iqr = ·α dove α è il coefficiente di assorbimento che cambia per ogni materiale. Scambiando calore per convezione con l'aria esterna, avendo Te (temperatura dell'aria esterna) e Ts (temperatura della superficie), ottengo Iqc = hc (Te ─Ts). Sommando i flussi termici della superficie abbiamo: q = qr+qc = hc·(Te ─Ts) + α·Si può immaginare che la somma di questi due flussi termici, per convezione e per radiazione, possa avvenire per sola convezione da aria esterna a temperatura T'e > Te, con Te' = Te + α· /hc (temperatura esterna fittizia).q = qr+qc = hc (T'e ─Ts). Per il calcolo del flusso termico entrante nell'ambiente interno attraverso la parete si può dire che: se la parete presenta una grande costante di tempo c/k l'effetto della variazione esterna è annullato e P=KA (Te'-Ti) con Te' che è la temperatura esterna fittizia media, se invece

c/k è trascurabile Q=KA (Te'-Ti) con Te' che è la temperatura esterna fittizia in quell'istante. Per ogni istante si può scrivere Q=KA (Te'-Ti) dove Te'-Ti è la differenza di temperatura equivalente che si trova nella tabella dei CLTD.

Calcolo superfici vetrate: Il flusso termico attraverso i vetri trasparenti delle finestre si compone di due termini:

• flusso dovuto alla differenza di temperatura dei due ambienti: Q = K*A (Te ─Ti) Dove K è il coefficiente di trasmissione della finestra e (te – ti) è la differenza istantanea fra la temperatura dell'aria esterna e dell'aria interna (considerando un piccolo smorzamento e un certo ritardo).
• flusso dovuto alla radiazione solare: Le vetrate e le finestre assorbono e riflettono solo una piccola parte della radiazione incidente e lasciano passare per trasparenza (senza ritardi), se non sono schermate da tende o altro, oltre l'80% della radiazione stessa.

Il flusso di energia solare entrante è espresso dalla relazione: IQ = 0.87 × A × SH Dove 0.87 è il coefficiente che vale quando la direzione dei raggi solari è quasi perpendicolare alla superficie (è molto più basso per angoli di incidenza elevati); A è la superficie della finestra [m^2]; SH è il coefficiente di "shading" (che indica il rapporto tra flusso di radiazione entrante attraverso il vetro in esame e quello di riferimento); I^2 è l'intensità della radiazione incidente, [W/m^2]. FONO ASSORBIMENTO: sono buoni assorbitori i materiali porosi, fibrosi, flessibili e soffici, mentre sono buoni riflettori i materiali rigidi, compatti e con superficie liscia. Il coefficiente di assorbimento, che è il rapporto tra l'energia sonora non riflessa dal materiale e l'energia sonora incidente su di esso, dipende dal tipo di materiale, spessore, finitura superficiale e dall'angolo di incidenza.L'assorbimento di un materiale può avvenire per porosità: fenomeno dissipativo legato all'attrito viscoso che si genera tra struttura del materiale e particelle d'aria in moto, infatti l'onda acustica che penetra nelle piccole cavità all'interno del materiale viene assorbita secondo il grado di porosità ovvero, secondo la grandezza dei pori e lo spessore del materiale, oppure per risonanza di cavità o di membrana dissipazione di energia dovuta allo smorzamento dell'oscillazione che si genera alla risonanza di una massa d'aria parzialmente confinata all'interno di una cavità o di un sottile pannello messo in vibrazione da onde sonore incidenti su di esso. I problemi di fono assorbimento si incontrano in locali come sale riunioni, locali di spettacolo, capannoni, mense ecc.. dove bisogna abbassare il livello sonoro o migliorare le condizioni di ascolto limitando la riflessione delle onde sonore. POTERE

FONO ISOLANTE: dipende solo dalle caratteristiche della parete e si misura in laboratorio. Il valore di R varia con la frequenza e la direzione di provenienza del suono, oltre che alle proprietà geometriche e fisiche della parete. Per la determinazione sperimentale di R in campo acustico diffuso è necessario utilizzare due camere di prove di laboratorio. Per ogni banda di frequenza noti i livelli di pressione sonora medi nell'ambiente disturbante Lp1 e Lp2 ricevente si ottiene: R = Lp1 ─ Lp2 + 10·log(S/As). Dove, S è la superficie del divisorio [m²] e As è l'assorbimento totale dell'ambiente ricevente. Le misure effettuate in laboratorio vengono effettuate per bande di terzi di ottava comprese tra 100 e 3150 Hz. Siccome questa è una valutazione molto dettagliata si introduce come unico parametro l'indice di valutazione del potere fonoisolante R.

WBANDE DI OTTAVE: L'analisi della composizione in frequenza di un segnale

sonoro può essere effettuata valutando il contenuto di energia sonora all'interno di determinati intervalli di frequenza, detti bande di frequenza. Le bande sono formate da una frequenza di taglio superiore e inferiore, la larghezza di banda (∆f = f ─ f ) e dalla frequenza sup infnominale (di centro banda). Le bande di ottava sono caratterizzate dal fatto che la frequenza superiore di taglio di ciascuna banda è il doppio della frequenza di taglio inferiore (f = 2f). La COSTANTE DI STEFAN-BOLTZMANN riguarda lo scambio termico per irraggiamento. La potenza termica che il corpo umano scambia per irraggiamento con l'ambiente circostante può essere calcolata con la legge di Stefan-Boltzmann per un corpo grigio: Q = A · ε · σ · (T - T ) dove σ è la costante di Stefan-Boltzmann = 5,67·10^-8 [W/(m^2 k^4)]. La massima potenza termica emessa

La formula per l'irraggiamento da una superficie a temperatura assoluta T1 è data dalla legge di Stefan-Boltzmann: Q = σ · A · T1. La superficie capace di emettere questo flusso massimo è detta corpo nero.

La legge di Stefan-Boltzmann dice che integrando su tutto il campo delle λ la distribuzione di Planck si può ricavare l'espressione del potere emissivo globale del corpo nero e quindi la costante di Stefan-Boltzmann. Tale integrale rappresenta l'area sottesa alla curva rappresentativa della distribuzione di Planck alla temperatura data.

La legge fu ricavata sperimentalmente nel 1879 da Joseph Stefan, in base a calcoli teorici nel 1884 da Boltzmann (prima della legge di Planck).

Emissione di banda: Spesso si è interessati alla quantità di radiazione emessa in una certa BANDA di lunghezza d'onda. La legge di Stefan-Boltzmann fornisce il valore della radiazione emessa da un corpo nero su tutto lo spettro di λ (da 0 a infinito).

Sì introduce allora la frazione di emissione totale del corpo nero che rappresenta la frazione di radiazione emessa dal corpo nero a temperatura T nella banda di lunghezze d'onda da 0 a λ.

METODO DEL FLUSSO TOTALE: Il metodo del flusso totale consiste nel calcolo del numero di apparecchi illuminanti da installare nell'ambiente per ottenere partendo dal flusso totale emesso, l'illuminamento medio prodotto sul piano di lavoro. Tale illuminamento Em è quello necessario per lo svolgimento dei compiti visivi previsti sulla base della destinazione d'uso del locale. Negli impianti di illuminazione generale si assume come piano di lavoro una superficie di area S uguale a quella del pavimento posta convenzionalmente parallela ad una altezza di circa 80cm dal pavimento: Em = φS. Dove: Em è illuminamento medio prodotto dall'impianto sul piano di lavoro, φum è il flusso utile, mantentuto che incide sul piano di lavoro in condizioni.

standard di funzionamento dell'impianto e S è la superficie sul piano di lavoro. Em = (LLF·FU·N·n·ϕ / S dove: LLF è il fattore di perdita luminosa, FU è il fattore di utilizzazione totale, N è il numero di lampade installate su ogni apparecchio. Per utilizzare questo metodo è necessario utilizzare 5 passi: - Passo 0: definizione obiettivi e specifiche (destinazione d'uso, esigenze illuminotecniche, analisi dell'ambiente, scelta del tipo di impianto) - UNI 12464-1 del 2004 - Passo 1: scelta dell'illuminamento medio seguendo le normative - Passo 2: definizione del fattore di utilizzazione FU = ϕ / ϕutile, mantenuto tot metodo dell'indice del locale calcolando l'indice del locale e della riflettività media delle superfici ottenendo poi dalla tabella il valore di FU. - Passo 3: calcolo del fattore

di perdita di luminosità totale: LLF = φ / φ = m·d·LBO dove utile, mantentuto utile, iniziale è il fattore di manutenzione per sporcizia, d è il fattore di decadimento, LBO è il fattore di fuori uso delle lampade.

• Passo 4: calcolo del numero dei corpi illuminanti da installare N = (Em · S) / (LLF · FU · n · φ ) e lay-out lamp dell’impianto, ovvero la distribuzione di questi corpi illuminanti che dovrà essere il più uniforme possibile. La spaziatura tra i corpi illuminanti non dovrà essere superiore a 1,1*altezza di sospensione dal piano di lavoro.

IL FATTORE DI LUCE DIURNA: il fattore di luce diurna è un coefficiente che caratterizza l’illuminazione naturale all’interno di un ambiente chiuso. È definito dal rapporto tra l’illuminamento naturale che si ha in un punto dell’ambiente e l’illuminamento, che nello stesso istante, si avrebbe

su una superficie orizzontale esposta all'aperto eschermata dall'irraggiamento diretto. Il significato fisico del fattore di luce diurna è quello di esprimere la percentuale di luce naturale su un punto dell'ambiente interno proveniente direttamente dall'esterno o riflessa da superficie esterne (come palazzi o vegetazione) e riflessa da superfici interne. D = E / Eint est 1) La percentuale di D varia in ogni punto di un ambiente per cui si riferisce a un D medio. 2) D è dato dal rapporto tra due grandezze che variano allo stesso modo contemporaneamente con il tempo, D è invariante nel tempo. 3) Noto D si può calcolare il valore di Eint se si conosce il valore di Eext. Generalmente, si fissa un valore esterno di progetto pari a 5000 lux. 4) L'illuminamento interno si considera come somma di tre fattori: componente proveniente dal cielo, componente riflessa esternamente e componente riflessa internamente. Per quanto riguarda i limiti dilt;1% accettabile; 1%<D<3% buono; D>3% ottimo.