Fisica tecnica – Domande e risposte esame

CARICO DI PROGETTO

Invernale QH nd

( QH [MJ] + QH [MJ] ) - η [-] * ( Q [MJ]) + Q [MJ]

tr ve H,gn sol,w int

γh

: considera un = (Q + Q ) / perdite (Q ).

η H,gn sol int loss

aH

ed un = 1 + Costante di tempo termica di soffitto-pavimento e pareti interne

(Cm o t ) / 15.

Estivo QC nd

[MJ] + QH [MJ] ) + η [-] * ( Q [MJ]) + Q [MJ] )

( QH

tr ve H,gn sol,w int

“Impianti di climatizzazione” (I)

LEZIONE 6

Cosa si intende per carico termico e che differenza c’è tra carico termico sensibile e

1) carico termico latente? In base a cosa varia l’emissione termica totale di una

persona? Cosa determina la quota latente dell’emissione termica di un individuo?

I carichi termici che intervengono nel bilancio energetico di un ambiente si possono distnguere in:

apporto/dispersione di calore

CARICO TERMICO SENSIBILE: qualsiasi (per conduzione,

convezione, irraggiamento) che deve essere rimosso/fornito dall’impianto di climatizzazione per

mantenere l’aria dell’ambiente interno ad una temperatura prefissata.

apporto/sottrazione di vapore acqueo

CARICO TERMICO LATENTE: qualsiasi (da persone,

processi, ventilazione, infiltrazione) che deve essere rimosso/fornito dall’impianto di climatizzazione

per mantenere costante dell’aria all’interno dell’ambiente.

l’umidità relativa

Tutti gli scambi per trasmissione e gli apporti solari sono sempre carichi sensibili.

Il carico di ventilazione ha una quota sensibile (connessa alla diff. di temp.) e una latente (umidità

specifica dell’aria)

La potenza termica ceduta/sottratta all’ambiente dall’impianto di climatizzazione è un carico termico

sensibile, ma vi può essere un umidificatore o un de umidificatore che aggiunge un carico latente.

Tot R + C + E

L’emissione termica totale di una persona [flusso termico complessivo ϕ = (sensibile

+ latente)] dipende, per ogni condizione d’attività fisica e modalità d’abbigliamento, da quattro

parametri ambientali, influenzanti l'equilibrio termico dell'uomo, e cioè:

temperatura dell'aria,

- la temperatura media radiante,

- la velocità dell'aria,

- la dell'aria.

- l'umidità

La quota latente dell’emissione termica di un individuo viene determinata dalla sudorazione e dalla

respirazione (conseguente traspirazione).

Qual è la funzione di un impianto di climatizzazione e quali grandezze controlla?

2) Come possono essere classificati gli impianti di climatizzazione in base al fluido

termovettore impiegato? In cosa differisce un impianto di riscaldamento da un

impianto di condizionamento dell’aria?

La funzione di un impianto di climatizzazione è mantenere artificialmente le condizioni

termoigrometriche e di qualità dell’aria desiderate all’interno degli ambienti attraverso il controllo dei

carichi termici, sensibili e latenti, e dei carichi inquinanti.

La potenza termica dell’impianto (H ) agisce su una quota sensibile (apportando un

aumento/riduzione di temperatura) e su una quota latente (aggiungendo un umidificatore/de-

umidificatore).

In particolare esso consente il controllo di una o più delle seguenti grandezze :

- temperatura dell’aria

- umidità relativa dell’aria

- concentrazioni di inquinanti

In funzione del fluido termovettore utilizzato si possono classificare in:

- impianti ad acqua

- impianti a tutt’aria

- impianti misti aria-acqua

- impianti a gas refrigerante

L’impianto di riscaldamento agisce apportando un aumento di temperatura di un ambiente.

Un impianto di condizionamento dell’aria agisce su vari aspetti e non solo sulla temperatura

(aumento o riduzione) ma anche sul contenuto di vapore acqueo e può anche migliorarne la qualità

filtrandola.

Tutti gli scambi (apporti o dispersioni) per trasmissione attraverso i componenti edilizi [T] e gli

apporti solari [S] sono sempre carichi sensibili.

I carichi generalmente

interni [I], sempre positivi, anche detti “apporti”, possono essere:

- O esclusivamente sensibili [I,s] (apparecchiature elettriche, illuminazione, ecc…) oppure

O SIA sensibili CHE latenti [I,lat](persone).

- carico di ventilazione [v] si distingue in una quota sensibile (connessa alla differenza di

Il

temperatura) ed una quota latente (connessa alla differenza di umidità specifica).

Disegnare lo schema di un impianto di riscaldamento ad acqua centralizzato a

3) colonne montanti con circolazione dal basso. Identificarne i vari elementi e spiegarne

il funzionamento. In quale tipologie di edifici si ritrova? Come viene effettuata la

regolazione? edifici

L’impianto centralizzato a distribuzione interna a colonne montanti si ritrova spesso negli

ante anni 80. la contabilizzazione INDIRETTA del calore

La regolazione viene effettuata attraverso che

abbinata a dispositivi per la termoregolazione permette di gestire autonomamente la temperatura in

ogni unità immobiliare suddividendo le spese secondo i singoli consumi.

contabilizzazione indiretta

Negli viene applicata la del calore.

impianti a colonne montanti,

Questa avviene mediante l'installazione su ogni radiatore di una e di un

valvola termostatica

il cui compito è contare il calore emesso dal radiatore in modo da dover pagare

ripartitore di consumi,

solo l’effettivo consumo.

Contatori di calore (ripartitori) per singolo corpo scaldante Disegnare lo schema di un

4)

impianto di riscaldamento ad

acqua semi-autonomo (anche chiamato semi-centralizzato) con distribuzione

orizzontale e Identificarne i vari elementi e spiegarne il

contabilizzazione del calore.

funzionamento. In quale tipologie di edifici si ritrova? Come viene effettuata la

regolazione?

L’intero impianto utilizzatore viene suddiviso in un certo numero di zone termiche.

edifico residenziale,

In un ad esempio, si ha una zona per ogni unità abitativa.

Ciascuna di queste zone viene alimentata in modo indipendente dalla rete cui fa capo il generatore

di calore.

In tal caso ci sarà una maggiore quantità di tubazioni costituenti le reti di distribuzione.

contabilizzazione diretta.

Negli invece, viene applicata la

impianti a distribuzione orizzontale,

Per questa soluzione è necessaria l’installazione di un all’ingresso di derivazione

contatore di calore

di ciascuna unità immobiliare.

L’energia termica prelevata dall’appartamento attraverso gli organi di termoregolazione (valvola di

zona e cronotermostato) viene contabilizzato in base ai consumi effettivi.

5) Disegnare lo schema di un impianto di riscaldamento ad acqua autonomo. Identificarne i

vari elementi e spiegarne il funzionamento. In quali tipologie di edifici si ritrova?

Per impianto autonomo si intende un impianto di una unità immobiliare dotato di un proprio

generatore di calore indipendente (caldaietta) che permette una gestione totalmente autonoma

dell’impianto.

L’impianto ad acqua autonomo può essere di due tipi: monotubo o bitubo. monotubo

La distribuzione può

avere il collegamento in

derivazione o in serie (poco

usato)

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

---------- bitubo

Impianto con distribuzione

Gli impianti di riscaldamento ad acqua autonomi si ritrovano nelle abitazioni private e hanno un

proprio generatore di calore (caldaietta) che permette una gestione autonoma dell’impianto.

Che cos’è e come avviene la contabilizzazione del calore negli impianti di

6) riscaldamento ad acqua nel caso di impianti centralizzati con distribuzione a colonne

montanti e nel caso di impianti semi-autonomi? Impiegare schemi grafici per spiegare

il principio con cui avviene la contabilizzazione nei due casi.

La contabilizzazione del calore abbinata a dispositivi per la termoregolazione permette di gestire

autonomamente la temperatura di ogni unità immobiliare suddividendo le spese secondo i singoli

consumi. In Italia la contabilizzazione è obbligo di legge: entro il 31 dicembre 2016 è stata resa

obbligatoria l’adozione di questa soluzione in tutti i condomini con impianto centralizzato. Poter

controllare autonomamente le proprie spese di riscaldamento comporta un risparmio dal 15% al

25%. contabilizzazione indiretta

Negli impianti a COLONNE MONTANTI viene applicata la del calore.

valvola termostatica

Questa avviene mediante l’installazione su ogni radiatore di una e di un

ripartitore di consumi, il cui compito è contare il calore emesso dal radiatore in modo da pagare

solo l’effettivo consumo. Negli impianti a distribuzione orizzontale invece viene applicata la

contabilizzazione diretta. Per questa soluzione è necessaria l’installazione di un contatore di calore

all’ingresso di derivazione di ogni unità immobiliare.

Negli impianti SEMI-AUTONOMI l’intero impianto viene suddiviso e si ha una zona per ogni unità

abitativa. La contabilizzazione è quindi diretta.

Contabilizzazione INDIRETTA (su ogni radiatore)

Contabilizzazione DIRETTA (il contatore è installato a

all’ingresso di derivazione, C21,C22,C23)

7) Qual è l’equazione di scambio termico di un corpo scaldante? Data una determinata

tipologia di terminale, su quali parametri della precedente equazione può agire il progettista

per incrementare lo scambio termico? Quali sono i salti termici generalmente usati nel caso

di radiatori, ventilconvettori e pannelli radianti?

L’ equazione di scambio termico tra il terminale scaldante (radiatore, pannello radiante) e l’ambiente

si può scrivere come: =

m * C * (t – t ) U * A * (t – t )

H2o H2o m,H2o i

in,H2o out,H2o

m = portata massica di acqua che circola nel corpo scaldante

H2o

t = temperatura di acqua in ingresso al corpo scaldante

in,H2o = temperatura di acqua in uscita dal corpo scaldante

t out,H2o

C = calore specifico dell’acqua

H2o ( )

t = temperatura media dell’acqua all’interno del corpo scaldante (t + t ) / 2

m,H2o in,H2o out,H2o

t = temperatura dell’ambiente interno

i

U = trasmittanza termica equivalente

A = area di scambio termico

potenza termica

- A sinistra compare la ceduta dall’acqua al terminale,

potenza termica

- A destra la ceduta dal terminale all’ambiente.

In regime stazionario le due quote si equivalgono.

Il progettista può agire sull’area del pannello radiante (A) (aumentare l’area di scambio termico) e

sulla temperatura in ingresso dell’acqua del radiatore (t .

in,H2o)

Per salti termici usati ci si riferisce alla differ