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

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LOCALI

TA’

GEOGRAFI

CA:

Cas

d’

ba,

Como

Lat

udi

ne:

45,

5 SEZI

ONE AA

PROSPETTO NORD PROSPETTO OVEST

PROSPETTO EST

PROSPETTO SUD

A PI

ANTA

PRI

MO PI

ANO

A

PI

ANTA

PI

ANO TERRA Pal

adi

Mar

o 900765

Pev

Cat

na 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 raggiungimen-

to della migliore prestazione energetica possibile, minimizzando la differenza

tra dispersioni per trasmissioni e apporti solari.

L’edificio del progetto è al-

locato 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 orienta-

menti 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 (com-

presa 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 tra-

smissione. (Qh)

CASO 1: EDIFICIO COME DA PROGETTO

Prospetti Sud

Ovest

Nord Est

Pianta primo piano

Pianta piano terra

Superficie Superficie Superficie Superficie Superficie

copertura orizzontale prospetto sud prospetto est prospetto nord prospetto ovest

2 2 2

2 2 ] Area [m ] Area [m ]

Area [m ] Area [m ] Area [m

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/m^2 W/m^2 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 radia-

zione incidente:

1) radiazione diretta

2) radiazione diffusa

3) radiazione riflessa dal terreno (albedo)

Irradianza media oraria su piano con

inclinazione Σ e azimut [W/m ]

300

250

200 diretta

W/m2 diffusa

150 riflessa

globale

100

0 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Confronto tra irradianza globale su piano

orizzontale e inclinato [W/m ]

300

250

200

W/m2 orizzontale

150 inclinato

100

0 8 9 10 11 12 13 14 15 16

Irradianza media oraria su piano orizzontale

[W/m ]

300

250

200 diretta

W/m2 150 diffusa

globale

100

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

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

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

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

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 ESTERNAQ 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/m^2

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 Superficie Superficie Superficie Superficie

copertura orizzontale prospetto sud prospetto est prospetto nord prospetto ovest

2 2 2 2 2

] Area [m ] Area [m ] Area [m ]

Area [m ] Area [m

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/m^2 W/m^2

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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