Esercitazione fisica tecnica

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Esercizi di fisica tecnica e impianti elaborati dal publisher sulla base di appunti personali e frequenza delle lezioni del professore Oliaro, dell'università degli Studi del Politecnico …

Esame Fisica tecnica e impianti

Facoltà Architettura e società

Dal corso del Prof. Oliaro Paolo

Università Politecnico di Milano

A.A. 2018-2019

76 pagine

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Estratto del documento

Località geografica: Caslino d’Erba, Como

Latitudine: 45,5

Sezione A

Prospetto nord

Prospetto ovest

Prospetto est

Prospetto sud

Pianta primo piano

Pianta piano terra

Palladino Mario 900765

Peverelli Caterina 901698

Corso di fisica tecnica e impianti

AA 2018/2019

Prof. Ing. Paolo Oliaro

Arch. Alberto Cariboni

Ing. Agata Consoli

A.A. 2018-2019

Studenti: Mario Palladino matricola: 900765

Caterina Peverelli matricola: 901698

Indice

Fase 1 Progettazione preliminare, scelta della forma e dell’orientamento
Fase 2 Controllo e qualificazione termica dell’involucro
Fase 3 Verifica della condensa superficiale e della condensa interstiziale. Analisi dei ponti termici
Fase 4 Verifica delle condizioni di comfort per il periodo estivo
Fase 5 Carichi termici invernali ed estivi
Fase 6 Scelta della tipologia impiantistica e relativi dimensionamenti
Fase 7 Certificazione energetica dell’edificio
Fase 8 Verifica del fattore medio di luce diurna e scelta dell’impianto di illuminazione artificiale

Fase 1: Progettazione preliminare, scelta della forma e dell’orientamento

L’obiettivo della prima fase è la determinazione della forma, dell’orientamento e della disposizione delle superfici trasparenti ottimali ai fini del raggiungimento della migliore prestazione energetica possibile, minimizzando la differenza tra dispersioni per trasmissioni e apporti solari.

L’edificio del progetto è allocato a Caslino d’Erba, in provincia di Como, ad una latitudine di 45,5°. Il caso da progetto ha una pianta quadrata compatta, con vari affacci finestrati su tutti i fronti, ma principalmente sul versante Nord e Sud.

L’edificio è stato analizzato in sei casi diversi, che presentano forme e orientamenti differenti. Per ogni caso sono stati calcolati:

Gli apporti solari gratuiti per ogni ora e per ogni superficie opaca e trasparente e totali (Qsol,op-Qsol,w). Qsol rappresenta quindi l’energia solare totale captata dall’edificio
Le dispersioni termiche per trasmissione, suddivise per superfici opache (compresa la copertura e il pavimento) e trasparenti per ogni ora. (Qtr,op-Qtr,w)
La differenza oraria tra gli apporti solari totali e le dispersioni termiche per trasmissione. (Qh)

Caso 1: Edificio come da progetto

Prospetti Sud Ovest Nord Est

Pianta primo piano

Pianta piano terra

Superficie copertura orizzontale prospetto sud prospetto est prospetto nord prospetto ovest

Area [m²] Area [m²] Area [m²] Area [m²] Area [m²]

86,7 71,56 54,27 71,56 54,27

φ [°] φ [°] φ [°] φ [°] φ [°]

90 -17 107 163 -73

φ [rad] φ [rad] φ [rad] φ [rad] φ [rad]

1,57 -0,30 1,87 2,84 -1,27

Σ [°] Σ [°] Σ [°] Σ [°] Σ [°]

0 90 90 90 90

Σ [rad] Σ [rad] Σ [rad] Σ [rad] Σ [rad]

0,00 1,57 1,57 1,57 1,57

Calcolo di Rb (rapporto tra irradianza solare diretta incidente sulla superficie in esame e quella incidente su superficie orizzontale).

Irradianza solare

Ora Temp. aria esterna Irradianza solare dir Irradianza solare diffusa Is copertura Irradianza sud Irradianza est Irradianza nord Irradianza ovest

[°C] W/m² W/m² W W W W W

1,00 -1,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2,00 -1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

3,00 -1,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

4,00 -2,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

5,00 -2,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

6,00 -2,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

7,00 -2,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

8,00 -2,70 3,00 18,00 27,00 17,01 17,01 17,01 17,01

9,00 -2,60 29,00 53,00 108,50 205,59 297,23 53,00 53,00

10,00 -2,40 55,00 80,00 175,00 221,98 189,35 81,63 81,63

11,00 -1,80 73,00 97,00 218,50 257,02 146,92 99,89 99,89

12,00 -1,00 79,00 102,00 232,00 271,06 105,36 105,36 112,18

13,00 0,10 73,00 97,00 218,50 261,57 99,89 99,89 149,32

14,00 0,60 55,00 80,00 175,00 217,58 81,63 81,63 153,71

15,00 1,00 29,00 53,00 108,50 140,90 53,00 53,00 117,64

16,00 1,30 3,00 18,00 30,00 30,21 17,01 17,01 29,26

17,00 1,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

18,00 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

19,00 -0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

20,00 -0,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

21,00 -1,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

22,00 -1,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

23,00 -1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

24,00 -1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Analisi del tipo di apporto solare per superfici orizzontali e inclinate

Verifica di come sia ripartita la radiazione ricevuta da una superficie nei casi di parete verticale, orizzontale e inclinata, e secondo le componenti della radiazione incidente:

Radiazione diretta
Radiazione diffusa
Radiazione riflessa dal terreno (albedo)

Irradianza media oraria su piano con φ inclinazione Σ e azimut [W/m²]

300 250 200 diretta W/m² diffusa 150 riflessa globale 100 50 0 0 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Confronto tra irradianza globale su piano orizzontale e inclinato [W/m²]

300 250 200 W/m² orizzontale 150 inclinato 100 50 0 0 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Irradianza media oraria su piano orizzontale [W/m²]

300 250 200 diretta W/m² 150 diffusa globale 100 50 0 0 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Superfici e aree finestrate

Superficie area totale area finestrata area opaca coeff opaco coeff trasparente % trasparente su opaca

Copertura orizz 86,70 0,00 86,70 0,01 0,60 0,00

Parete sud 71,56 5,70 65,86 0,01 0,60 7,97

Parete est 54,27 6,30 47,97 0,01 0,60 11,61

Parete nord 71,56 17,25 54,31 0,01 0,60 24,11

Parete ovest 54,27 7,87 46,40 0,01 0,60 14,50

Calcolo Qsol

Calcolo di Qsol, per ogni ora e per ogni superficie opaca (compresa la copertura):

Calcolo di Qsol, per ogni ora e per ogni superficie trasparente:

Ora superficie opaca superficie trasparente Qsol opaca Qsol trasparente Qsol tot

1,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

2,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

3,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

4,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

5,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

6,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

7,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

8,00 86,70 0,00 23,41 0,00 23,41

9,00 86,70 0,00 94,07 0,00 94,07

10,00 86,70 0,00 151,73 0,00 151,73

11,00 86,70 0,00 189,44 0,00 189,44

12,00 86,70 0,00 201,14 0,00 201,14

13,00 86,70 0,00 189,44 0,00 189,44

14,00 86,70 0,00 151,73 0,00 151,73

15,00 86,70 0,00 94,07 0,00 94,07

16,00 86,70 0,00 26,01 0,00 26,01

17,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

18,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

19,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

20,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

21,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

22,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

23,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

24,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

1121,03

20,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

21,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

22,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

23,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

24,00 86,70 0,00 0,00 0,00 0,00

1121,03

Parete sud

Ora superficie opaca superficie trasparente Qsol opaca Qsol trasparente Qsol tot

1,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

2,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

3,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

4,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

5,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

6,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

7,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

8,00 65,86 5,70 11,20 58,17 69,37

9,00 65,86 5,70 135,40 703,13 838,53

10,00 65,86 5,70 146,19 759,16 905,36

11,00 65,86 5,70 169,27 879,01 1048,28

12,00 65,86 5,70 178,52 927,02 1105,54

13,00 65,86 5,70 172,27 894,58 1066,85

14,00 65,86 5,70 143,30 744,11 887,40

15,00 65,86 5,70 92,80 481,87 574,67

16,00 65,86 5,70 19,89 103,30 123,20

17,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

18,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

19,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

20,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

21,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

22,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

23,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

24,00 65,86 5,70 0,00 0,00 0,00

6619,20

Parete est

Ora superficie opaca superficie trasparente Qsol opaca Qsol trasparente Qsol tot

1,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

2,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

3,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

4,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

5,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

6,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

7,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

8,00 47,97 6,30 8,16 64,29 72,45

9,00 47,97 6,30 142,58 1123,52 1266,10

10,00 47,97 6,30 90,83 715,75 806,58

11,00 47,97 6,30 70,48 555,34 625,82

12,00 47,97 6,30 50,54 398,25 448,80

13,00 47,97 6,30 47,92 377,57 425,48

14,00 47,97 6,30 39,16 308,55 347,70

15,00 47,97 6,30 25,42 200,34 225,77

16,00 47,97 6,30 8,16 64,29 72,45

17,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

18,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

19,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

20,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

21,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

22,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

23,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

24,00 47,97 6,30 0,00 0,00 0,00

4291,15

Parete nord

Ora superficie opaca superficie trasparente Qsol opaca Qsol trasparente Qsol tot

1,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

2,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

3,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

4,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

5,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

6,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

7,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

8,00 54,31 17,25 9,24 176,04 185,27

9,00 54,31 17,25 28,78 548,55 577,34

10,00 54,31 17,25 44,33 844,83 889,16

11,00 54,31 17,25 54,25 1033,82 1088,06

12,00 54,31 17,25 57,22 1090,46 1147,68

13,00 54,31 17,25 54,25 1033,82 1088,06

14,00 54,31 17,25 44,33 844,83 889,16

15,00 54,31 17,25 28,78 548,55 577,34

16,00 54,31 17,25 9,24 176,04 185,27

17,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

18,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

19,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

20,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

21,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

22,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

23,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

24,00 54,31 17,25 0,00 0,00 0,00

6627,35

Parete ovest

Ora superficie opaca superficie trasparente Qsol opaca Qsol trasparente Qsol tot

1,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

2,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

3,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

4,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

5,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

6,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

7,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

8,00 46,40 7,87 7,89 80,31 88,21

9,00 46,40 7,87 24,59 250,27 274,86

10,00 46,40 7,87 37,87 385,44 423,31

11,00 46,40 7,87 46,35 471,66 518,01

12,00 46,40 7,87 52,05 529,70 581,75

13,00 46,40 7,87 69,28 705,08 774,37

14,00 46,40 7,87 71,32 725,83 797,15

15,00 46,40 7,87 54,59 555,50 610,09

16,00 46,40 7,87 13,58 138,16 151,74

17,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

18,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

19,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

20,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

21,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

22,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

23,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

24,00 46,40 7,87 0,00 0,00 0,00

4219,48

Superfici totali e trasmittanze

U opaca verticale U opaca orizzontale U opaca pavimento U trasparente superficie opaca tot superficie trasparente tot T interna superficie copertura

0,26 0,22 0,26 1,40 214,54 37,12 20,00 86,70

Tabella riassuntiva del calcolo di Qh e Qh norm

Ora Temp. aria esterna Q tr opaca Q tr w Q tr copertura Q tr pavimenti Q tr,i Q sol,i Qh,i Qh norm

[°C] Wh Wh Wh Wh Wh Wh Wh Wh/m²

1,00 -1,50 1199,28 1117,31 410,09 218,09 2944,78 0,00 2944,78 268,22

2,00 -1,60 1204,86 1122,51 412,00 219,11 2958,47 0,00 2958,47

3,00 -1,70 1210,43 1127,71 413,91 220,12 2972,17 0,00 2972,17

4,00 -2,00 1227,17 1143,30 419,63 223,17 3013,26 0,00 3013,26

5,00 -2,20 1238,32 1153,69 423,44 225,19 3040,65 0,00 3040,65

6,00 -2,40 1249,48 1164,08 427,26 227,22 3068,05 0,00 3068,05

7,00 -2,70 1266,22 1179,67 432,98 230,27 3109,14 0,00 3109,14

8,00 -2,70 1266,22 1179,67 432,98 230,27 3109,14 438,71 2670,43

9,00 -2,60 1260,64 1174,48 431,07 229,25 3095,44 3050,90 44,54

10,00 -2,40 1249,48 1164,08 427,26 227,22 3068,05 3176,14 -108,09

11,00 -1,80 1216,01 1132,90 415,81 221,14 2985,87 3469,61 -483,74

12,00 -1,00 1171,39 1091,33 400,55 213,02 2876,29 3484,91 -608,62

13,00 0,10 1110,03 1034,16 379,57 201,86 2725,63 3544,21 -818,58

14,00 0,60 1082,14 1008,18 370,04 196,79 2657,15 3073,14 -415,99

15,00 1,00 1059,83 987,39 362,41 192,73 2602,36 2081,93 520,43

16,00 1,30 1043,09 971,80 356,68 189,69 2561,27 558,67 2002,60

17,00 1,10 1054,25 982,20 360,50 191,72 2588,66 0,00 2588,66

18,00 0,50 1087,72 1013,38 371,94 197,81 2670,84 0,00 2670,84

19,00 -0,40 1137,92 1060,15 389,11 206,94 2794,11 0,00 2794,11

20,00 -0,80 1160,23 1080,93 396,74 210,99 2848,90 0,00 2848,90

21,00 -1,20 1182,54 1101,72 404,37 215,05 2903,69 0,00 2903,69

22,00 -1,40 1193,70 1112,12 408,18 217,08 2931,08 0,00 2931,08

23,00 -1,60 1204,86 1122,51 412,00 219,11 2958,47 0,00 2958,47

24,00 -1,60 1204,86 1122,51 412,00 219,11 2958,47 0,00 2958,47

28280,66 26347,78 9670,52 5142,96 69441,91 22878,21 46563,70

Caso 2: Orientamento Nord-Sud

Il secondo caso prevede l’edificio come da progetto, ma orientato secondo l’asse nord-sud, rimangono invariate forma e disposizione delle coperture trasparenti.

Superficie copertura orizzontale prospetto sud prospetto est prospetto nord prospetto ovest

Area [m²] Area [m²] Area [m²] Area [m²] Area [m²]

86,7 71,56 54,27 71,56 54,27

φ [°] φ [°] φ [°] φ [°] φ [°]

0 90 180 -90

φ [rad] φ [rad] φ [rad] φ [rad] φ [rad]

0,00 0,00 1,57 3,14 -1,57

Σ [°] Σ [°] Σ [°] Σ [°] Σ [°]

0 90 90 90 90

Σ [rad] Σ [rad] Σ [rad] Σ [rad] Σ [rad]

0,00 1,57 1,57 1,57 1,57

Irradianza solare

Ora Temp. aria esterna Irradianza solare diretta Irradianza solare diffusa Is copertura Irradianza sud Irradianza est Irradianza nord Irradianza ovest

[°C] W/m² W/m²

1,00 -1,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

2,00 -1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

3,00 -1,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

4,00 -2,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

5,00 -2,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

6,00 -2,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

7,00 -2,70 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

8,00 -2,70 3,00 18,00 27,00 17,01 17,01 17,01 17,01

9,00 -2,60 29,00 53,00 108,50 315,15 388,53 53,00 53,00

10,00 -2,40 55,00 80,00 175,00 281,51 255,39 81,63 81,63

11,00 -1,80 73,00 97,00 218,50 297,73 209,55 99,89 99,89

12,00 -1,00 79,00 102,00 232,00 294,09 155,93 105,36 105,36

13,00 0,10 73,00 97,00 218,50 268,96 99,89 99,89 99,89

14,00 0,60 55,00 80,00 175,00 213,02 81,63 81,63 116,83

15,00 1,00 29,00 53,00 108,50 131,59 53,00 53,00 96,57

16,00 1,30 3,00 18,00 30,00 27,91 17,01 17,01 26,49

17,00 1,10 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

18,00 0,50 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

19,00 -0,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

20,00 -0,80 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

21,00 -1,20 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

22,00 -1,40 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

23,00 -1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

24,00 -1,60 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

Superfici e aree finestrate

Superficie area totale area finestrata area opaca coeff opaco coeff trasparente % trasparente su opaca

Copertura orizz 86,70 0,00 86,70 0,01 0,60 0,00

Parete sud 71,56 5,70 65,86 0,01 0,60 7,97

Parete est 54,27 6,30 47,97 0,01 0,60 11,61

Parete nord 71,56 17,25 54,31 0,01 0,60 24,11

Parete ovest 54,27 7,87 46,40 0,01 0,60 14,50

Calcolo Qsol copertura orizzontale

Ora superficie opaca S

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