Teoria completa Termofisica dell'edificio

Termofisica dell'Edificio

Bilancio Energetico dell'Edificio

Direttiva 2010/31/UE definisce gli edifici NZEB, ossia edifici a energia quasi zero, come edifici ad altissime prestazioni energetiche nei quali il fabbisogno energetico dovrebbe essere coperto in misura molto significativa da energia da fonti rinnovabili.

• Edifici a salire la prestazione geometria, inervento, obiettivo riduzione obbligo e coerenza...

Entro il 31 dicembre 2020 gli Stati membri potranno affidare a tutti gli edifici di nuova costruzione status edificio NZEB.

Arcipiega AB 39. Tabella Lombardia

APE

In Italia gli edifici ricostruiti e non appartenenti ancora per la massima parte alle classi G, E, F (circa il 75%, ancora molto energivoro)

La specifica tecnica UNI/TS 11300 è nata con l'obiettivo di definire una metodologia di calcolo univoca per la determinazione delle APE. Al njetto e divisa in 6 parti:

1. Determinazione fabbisogno di energia termica nell'edificio per il clima invernale ed estiva o non edilizia.
2. Determinazione fabbisogno energia primaria e sui consumatori per clima invernale per le produzione di ACS, per la ventilazione e per illuminazione inserti non ristrutturabili.
3. Per fabbisogno di energia primaria e consumatori per la climatizzazione estiva
4. Energie rinnovabili
5. Per fabbisogno energia per ascensori e scale mobili (trasporto persone e cose)

Applicazione della UNI/TS 11300 - verificare il rispetto a requisiti energetici degli edifici redi in ogni località. Confrontare prestazioni energetiche con edifici identici. Indicare livello di prestazioni energetiche edifici specifici. Situare discorso di modelle interno al risparmio energetico su un edificio esistente.

La determinazione del fabbisogno di energia rinnovabile non rientra nello scopo di questo specifico.

Def. (edificio)

• Sistema costruito da struttura edilizie esterne identificano uno spazio o volume definito, dalle strutture interne che ripartiscono nello specifico gli ambienti e dispositivi tecnologici che si trovano solitamente al suo interno.

Prestazione Energetica Edificio

• Quantità annuale di energia primaria effettivamente consumata o che si prevede possa essere necessario per soddisfare i vari bisogni compresa da uno standard costruttivo.

Bilancio energetico dell'involucro

Affonti di calore esterno (sole) e apparato interno (persone, apparecchiature)... → ² entità

Perdite per trasmissione attraverso gli opachi e trasparenti, perdite per... possono essere trasmissione attraverso telai e infissi, perdite per ventilazione...

Perdita per trasmissione

Per ogni zona termica dell'edificio e per ogni mese

Segue una lunga equazione con simboli matematici e unità di misura

H_t,m,z = coeff. globale scambio termico per trasmissione della zona [W/K]

θ_int,eq = temp. interna di riferimento per l’associazione della zona [°C]

θ_e = temp. esterna media del mese considerato (Uni 10349 – 2015)

t = tempo del mese in h oppure Kh.

F_j,k = fattore di correzione riferito al cassone K-esimo e zona celeste

Φ_i,m,u = extra flusso termico conv. alla radiazione infrarossa verso le viste esterne del componente escluso K-esimo

Def. Gradi Giorno

Somma estesa a tutti i giorni, in un periodo annuale convenzionale o fisicamente reale...

b_tr,j = Fattore di rinforzo delle dispersioni per l'involucro non uniformemente differito...

Qed_tr = Apporto di energia termica convettiva associata sai componenti opachi.

Coefficiente Globale di Scambio Termico

H_t = H_og + H_ig + H_vt + HA alto passo...

Sono prodotti di aree [m²] per trasmittanze U [W/(m²·°C)] residue sottrazioni

H_og = A · U_m

Con U_m = trasmittanza termica media su ponti termici

Calcolo (Uni en Iso 6946:2008) o Uni/En Iso 9258 1994

U_m = (R_se + S₁ / λ₁ + S₂ / λ₂ + ... + S_n / λ_n + R_si)^-1

DEF. PONTE TERMICO

• Discontinuità nelle caratteristiche termiche che si può verificare in corrispondenza degli impianti di elementi strutturali (ad esempio solaio e struttura verticale o struttura verticale tra loro) o anche in presenza di particolari geometrie (spigoli, angoli)

I ponti termici causano la diminuzione della temp. sup. interna in corrispondenza della discontinuità che generano:

• Aumento dispersioni termiche
• Condensazione superficiale
• Formazione muffe

Trasmittanza termica media:

(Calcolo puntone ponti T.)

Uc = (A_L・U + Σ_k l_k・Y_k) / A_L

dove:

• U → Trasmittanza termica (W/m²・K)
• A_L → Area lorda complessiva (es parete) [cm²]
• l_k → Lunghezza k - singolo ponte (della giunzione)
• Y_k → Trasmitt. lineica k - singolo ponte (W/m・K)

La criticità del ponte termico è tanto maggiore quanto più è isolato l'edificio.

Flusso T. giunzione

Norma

Soluzione correttiva - nodo bianco parete / pilastro

Correzione ottimale

Tipologia di materiali isolanti

Materiali fibrosi: Struttura di fibre permeate trattengono aria all'interno (lana di vetro, lana di roccia, lana di fibra di legno, ...)

Materiali cellulari: Celle che trattengono aria rende questi materiali leggeri e molto isolanti (poliuretano, polistirene, vetro cellulare)

Materiali porosi: Presenza di calime e piccoli barrietardi all'interno permettono buon isolamento caricare esposivi, vetri cellulosi, cemento cellulare,...

Materiali riflettenti: Riflessione calore verso l'amb. più caldo, non trattengono aria, ma isolano materiali di supporto grazie alle loro proprietà fisiche.

LA MINIMIZZAZIONE DEI CONSUMI È LEGATA ALLA MINIMIZZAZIONE DELLE PERDITE DI CALORE.

• GENERATORE DI CALORE
• RENDIMENTO DI PRODUZIONE η_p
• RETE DI DISTRIBUZIONE DEL FLUIDO TERMOVETTORE
• RENDIMENTO DI DISTRIBUZIONE η_d
• CORPI SCALDANTI
• RENDIMENTO DI EMISSIONE η_e
• SISTEMA DI REGOLAZIONE
• RENDIMENTO DI REGOLAZIONE η_r

P = Ƞ . Ψ . ( t_m - t_e )

RICHIESTO GLOBALE: q = qp = qd = qe = qr

Differenza tra caldaia tradizionale e caldaia a condensazione

La caldaia a condensazione è un’apparecchiatura in grado di raffreddare i fumi sotto il punto di rugiada, in modo così da recuperare una quota di calore esistente, incidente non solo all’energia sensibile ma anche il raffreddamento della temperatura dei fumi, anche la quota di calore sensibile.

• es. per metano 34,5 MJ/m³)
  • 1,6 kg oli vapori d'acqua per m³ di uso
  • 2500 KJ/kg calore latente vapore - liquido
• pci = 2500 KJ/kg , 4,6 kg = 1 MJ/m³

Si riassume questo calore disponibile

• PCS = 34,5 + 4,6 = 38,4

DEF: Potere calorifico superiore H_s:

Calore reso disponibile per effetto della combustione quando i prodotti della combustione sono raffreddati alla temperatura dell'ambiente, compresi i fumi e la loro condensazione.

Potere calorifico inferiore H_i:

Il potere calorifico superiore H_s diminuito dal calore di condensazione dei vapori d'acqua.

Valutare il rendimento secondo l’espressione:

(Numero ore * rendimento)/(q_consumo - PCI)

1. Si stima un valore di rendimento maggiore all’^unità poiché l’energia chimica primaria è ricreata per mezzo di vapore di H_ls, permetto che tenga conto anche del calore liberato durante la condensazione del vapore d'acqua.
2. L_j 56°, 5°
3. Viene quindi sfruttata una condensazione nel tratto a bassa temperatura dell’impianto di riscaldamento e quindi base dello scambiatore
4. Noto rendimento se abbassato a impianto di riscaldamento a bassa temperatura maggiore superficie di scambio rispetto ai radiatori ps vi posso usare temperature più basse

CLASSIFICAZIONE DEI BRUCIATORI (SISTEMA DI DISTRIBUZIONE)

IN BASE ALLA MODALITÀ DI IMMISSIONE DI COMBURENTE

• Ad aria aspirata: miscela aria preriscaldata senza ausilio di fluido per la stessa sollevando così assenza di fumi, riformulo con post combustore ed eventualmente questo semplice
• Ad aria soffiata: aria immessa a que vando porta da pressostato senza ventilatore, portata sottosoglia, aria di, si formano di atmosfera serranda regolazione aria de residuare NO x e sistema di emulsione pressioni di calore + camino per il tiraggio.