Termofisica dell'Edificio

1. Bilancio energetico dell'involucro

In riferimento alla Norme UNI TS 11300 il bilancio energetico dell'involucro si effettua con il calcolo del fabbisogno di energia termica utile per il riscaldamento o il raffrescamento, cioè la quantità di calore che è necessario fornire o sottrarre ad un ambiente climatizzato per mantenerlo le condizioni di temperatura desiderata durante un dato periodo di tempo.

RISCALDAMENTO = Q_h,nd = (Q_h,tr+Q_h,ve) - n_h,gn*(Q_h,int+Q_h,sol)

RAFFRESCAMENTO = Q_c,nd = (Q_c,int+Q_c,sol) - n_c,lt*(Q_c,ve+Q_c,tr)

dove

• Q_he = scamb. termico per trasmissione [kWh]
• Q_he = scambio termico per ventilazione
• Q_int = apporto termico interno
• Q_sol = apporto termico solare
• n_h = fattore di utilizzazione degli apporti termici
• n_c = fattore di utilizzazione della dispersione termica

Perdite per Trasmissione

Secondo le norme UNI TS 11300, le perdite per trasmissione si declinano, riferite a ricollocamenti, come:

Q_H,tr = H_tr,adj (θ_int,set - θ_e) t + (Σ F_i,rθ_i,annu t) eⁱ + (Σ (1 - b_tr,2) e) F_de I_g,annu e) t - Q_sol,ϕ

• H_tr,adj = Coefficiente globale di scambio termico per trasmissione
• θ_int,set = Temperatura interna (20°C per calcolo standard e di progetto)
• θ_e = Temperatura esterna media del mese considerato
• t = ore del periodo considerato (anno frazione)
• F_i = Fattore di forma
• θ = extra-flusso termico derivato alla radiazione infrarossa, media sul tempo
• b_tr = Fattore di riduzione delle dispersioni per l'ambiente non climatizzato

Per il calcolo che in H_tr,adj si procede nel seguente modo,

H_tr,adj = H_pa + H_g + H_u + H_a = diretto verso esterno + climatizzante e diverse temperatura

6. Definizione di Ponte Termico e Metodologie di Calcolo

nell'Incidenza nelle Perdite per Trasmissione

Si definisce ponte termico come discontinuità delle

caratteristiche termiche che si può verificare in

corrispondenza di innesti di elementi strutturali,

o anche in presenza di particolari geometrie.

Al fine del calcolo delle perdite per trasmissione,

si viene conto di ponti termici andando a correggere

la trasmittanza termica del componente.

U_c=ΔL*U + Σl_k*ψ_k

A_c

• dove
• U = trasmittanza termica
• A_c = area lorda del componente [m²]
• l_k= lunghezza del k-esimo ponte termico [m]
• ψ_k= trasmittanza termica lineica del k-esimo ponte termico [

W

mK

11. Calcolo del Fabbisogno di Energia Termica Primaria per la Produzione di ACS

Secondo la norma UNI TS 11300 il fabbisogno di energia termica primaria si ricava andando a sommare all'energia primaria in ingresso al generatore l'energia consumata dagli ausiliari elettrici (convertendo l'energia elettrica in energia primaria).

Ep = Q_in,gen + Q_aux,elet F_ep + Ω_aux,mot F_ep (1)

Ep: Energia primaria Q_in,gen: Energia in ingresso al generatore Q_aux: Consumo ausiliari elettrici F_ep: Fattore di conversione energia elettrica in primaria

Per quanto riguarda il fabbisogno di energia termica è calcolato come

Q_uso = Σ ρ c_a V_i (Q_er,i - Q_o) N_m (2)

dove:

• ρ c V: Masso d’acqua bollita giornaliera
• Q_er: Temperatura d’elsazione (40°C)
• Q_o: Temperatura di fornature dell’acqua calda
• N_m: Numero di giorni considerati (d sol 365ggp)

E si assume come temperatura media dell’interno esterna.

45. Caratteristiche dei sistemi di emissione: tipologie, scambio termico, inerzia termodinamica, vantaggi e svantaggi, massimizzazione del rendimento

Si definisce inerzia termica la resistenza del componente alle sollecitazioni termiche.

I principali termini di emissione sono:

Radiatori: elementi modellarli a pareti in lega di metallo, scambiano calore per convenzione naturale e, in piccola parte, per irraggiamento. Possono essere collocati su pareti interne perimetrali, nel secondo caso si devono adottare soluzioni particolari (schermi) per diminuire le perdite locali estatte. In base al materiale si può avere una elevata o una piccola inerzia termica

Ventilconvettori: elementi che sfruttano un ventilatore e una batteria di scambio termico. Lo scambio del calore avviene per convezione forzata violazioni. Non permettono deumidificazione per quelli a parete a causa delle ridotte dimensioni.

Termoconvettori

Pannelli Radianti: sfruttano principalmente lo scambio termico per raffrescamento. Possono essere posti di solito nelle parti verticali o nel soffitto. Si utilizzano sia per riscaldamento (0-35°C) sia per il raffrescamento (18-19°C). In base ai posizionamenti si hanno peculiarità differenti: Soffitto ottimo per raffrescamento Parete: ottimo per vernacciare Pavimenti: ottimo sia per raffrescamento sia per riscaldamento.

Permettono 'mod' completa dell'aria nell'ambiente.

Lo scambio di calore avviene per convezione e in particolare in anello acqua nel condensatore e in aria acqua come avviene nell'evaporatore. In base tipo di fluido si definisce il tipo di macchina.

Lo scambio di calore nell'evaporatore può essere penalizzato quando vi è la formazione di ghiaccio sulle aletta delle batterie d' scambio termico questo avviene alle basse temperature invernale e delle pressione di umidità. Può succedere che la pompa di calore si mette in blocco a causa di un forte abbassamento del COP. In questo caso, le pompe di calore inverta momentaneamente il ciclo per sciogliere il ghiaccio.

Le pompe di calore geotermiche sfruttano il terreno come sorgenti di calore costante. Infatti, si può ritrovare che in prof di terreno sia a 12-15°C nello stagione invernale. Questo permette di mantenere molto costante il COP ed evitare la formazione di ghiaccio sulle batterie di scambiatori.