Esercitazione Fisica tecnica e Impianti (2016)

EFFETTO CAMINO

ρ ρ

θi M vent V sp aria n Cd A aria T int T e Δh Δp Ṁo,Δθ

°C Kg/s m³ kg/m³ vol/h m² kg/m³ K K m Pa kg/s

26 0,1605 59,85 1,2 8,0459 0,61 0,9 1,2 310 292,2 0 0 0,0000

EFFETTO DEL VENTO EFFETTO COMBINATO

A Cv ρ aria V ṁo,w Ṁo,Δθ ṁo,w Ṁo

m² kg/m³ m/s Kg/s kg/s Kg/s kg/s

0,0000 0,4698

0,9 0,35 1,2 1,45 0,5481 0,4698

SOLOTTO U Cp

Q sol U op A op U*A U*A θ sj Uw A w U*A op,g A op,g aria θi

Ʃ

W W/m²K m² W/K W/K °C W/m²K m² W/K W/m²K m² J/Kg°C °C

parete

ovest 0,12 11,06 1,3272 2,9544 11,23 1000 23,928

parete

sud 29,417 0,12 13,56 1,6272 13,56

Serramenti 1,3 2,4 3,12

solaio 0,12 22,515

CONCLUSIONI:

Nel calcolo della temperatura interna senza apporto di ventilazione naturale, la temperatura risulta accettabile

per la zona salotto ( T= 24°C < 26°C)quindi non è necessario calcolare la portata di ventilazione necessaria

a mantenere la temperatura accettabile. Al contrario la temperatura in cucina risulta eccessiva ( T= 29°C

>26°C)quindi è stato necessario calcolare la portata di ventilazione naturale. In base al nostro progetto

effettivo non si verifica alcun effetto camino. Per ovviare a questo problema consigliamo l’installazione di

una griglia di aereazione ulteriore alla apertura già esistente; così facendo tale portata è maggiore della

portata di ventilazione , trovata precedentemente, quindi la ventilazione naturale risulta sufficiente a

garantire il confort termico interno al locale.

EFFETTO CAMINO

Cd A ρ aria T int T e Δh Δp Ṁo,Δθ

m² kg/m³ K K m Pa kg/s

0,61 1,08 1,2 310 292,2 0,7 0,4746 0,7031

NUOVO EFFETTO COMBINATO

Ṁo,Δθ ṁo,w Ṁo

kg/s Kg/s kg/s

0,7031 0,8456

0,4698

Il valore di PMV viene determinato in corrispondenza

dei due valori estremi di velocità del vento, come si

evince dalla seguente tabella.

ESERCITAZIONE 5

“CARICHI TERMICI INVERNALI E ESTIVI”

OBIETTIVI: determinare in modo semplificato i carichi termici sensibili e latenti in condizioni

invernali ed estive e commentare i risultati, confrontando i valori dei diversi termini calcolati.

SVOLGIMENTO:

Il calcolo dei carici termici, effettuati per l’intero edificio, sono differenti in funzione delle condizioni

invernali o estive. Per il calcolo dei carichi termici sensibili invernali si prende la temperatura interna

standard di 20° C mentre, per quanto riguarda la temperatura esterna di progetto (-5°C), la si

determina con le tabelle dei dati climatici fornite. In condizioni di progetto ci si pone nel caso più

sfavorevole possibile quindi si stabilisce che Q e Q sono pari a 0. Come portata di ventilazione si

sol i

considera n=0,5 vol/h per l’intero edificio. Abbiamo poi calcolato i carichi latenti invernali in funzione di

umidità relativa interna del 50% ed esterna dell’80%.

Il calcolo dei carichi termici estivi sensibili, è più complesso rispetto al caso invernale quindi abbiamo

adottato un metodo semplificato rispetto a quanto necessario fare per impianti reali. Si calcolano i carichi

termici relativi alla trasmissione attraverso l’involucro, alla ventilazione, alle rientrate solari

e alla presenza di persone e apparecchiature. Il calcolo o si effettua quindi in modo analogo a

quanto indicato per le valutazioni in condizioni invernali tenendo presente però che la temperatura

interna è pari a 26° C, non trascurando più i carichi interni e

nemmeno le rientrate solari (in quanto anche nel caso estivo si progetta nelle condizioni più

sfavorevoli-mese di Luglio). Per Quanto riguarda il Q lo si calcola su tutto l’edificio come già fatto nella

sol

parte $ dell’esercitazione. Poiché la nostra superficie di pavimento è maggiore di 120 m²,i carichi endogeni

(Q ) risultano essere pari a 450 W. Per i carichi termici estivi latenti, i carichi per deumidificazione

i

considerano un’umidità relativa esterna ed interna del 50%.

CONDIZIONI DI PROGETTO INVERNALI-CARICHI SENSIBILI

CARICHI PER VENTILAZIONE

θ θe vol M vent C p,aria Qv

i

°C °C m³ Kg/s J/KgK W

20 -5 549 0,0916 1000 2289

CARICHI PER TRASMISSIONE

θ θe U w A w U op A op U op,g A op,g Q tr

i

°C °C W/m²K m² W/m²K m² W/m²K m² W

20 -5 1,3 8,58 0,12 226 0,12 73,8 1057

CONDIZIONI DI PROGETTO INVERNALI-CARICHI LATENTI

CARICHI PER UMIDIFICAZIONE

UR P sat (θ) P sat (θ)

θ θe int UR e M vent hv int x int e x e Q hum

i

°C °C Kg/s Wh/g Pa g/kg Pa g/kg W

20 -5 0,5 0,8 0,0916 0,7 2338 7,26 402 1,98 1209,5

CONDIZIONI DI PROGETTO ESTIVE-CARICHI SENSIBILI

CARICHI PER VENTILAZIONE

M C

θ θe vent p,aria Qv

i

°C °C Kg/s J/KgK W

26 32 0,092 1000 549,4

CARICHI PER TRASMISSIONE A

θ θe U w A w U op A op U op,g op,g Q tr

i

°C °C W/m²K m² W/m²K m² W/m²K m² W

26 32 1,3 8,58 0,12 226 0,12 73,8 253,6

CARICHI DOVUTI ALLE RIENTRANZE SOLARI U C I θsol- θint-

QI θ θe U w A w U op A op op,g A op,g M vent p,aria t,med aria θsol A*θ Q sol

i m²*°

W °C °C W/m²K m² W/m²K m² W/m²K m² Kg/s J/KgK W/m² °C °C C W

7,6 534,

450 26 32 1,3 8 0,12 45,82 0,12 73,79 0,0916 1000 447 43,66087 11,66087 3 322,89

906,

26 32 1,3 0,9 0,12 63,08 551 46,37391 14,37391 7

258,

26 32 1,3 0,12 53,32 186 36,85217 4,852174 7

919,

26 32 1,3 0,12 63,98 551 46,37391 14,37391 6

CONDIZIONI DI PROGETTO ESTIVE-CARICHI LATENTI

CARICHI PER DEUMIDIFICAZIONE

M UR UR P sat (θ) P sat (θ)

θ θe vent int e int e x int x e Q dhum

i

°C °C Kg/s Pa Pa g/kg g/kg W

26 32 0,092 0,5 0,5 3363 4759 10,5 14,957 1195,5

CONCLUSIONI:

Dai nostri calcoli possiamo evincere chiaramente che:

-I carichi invernali sono di gran lunga maggiori di quelli estivi, soprattutto quelli dovuti alla ventilazione

-Per quanto riguarda i carichi termici estivi totali, questi sono dovuti maggiormente alla

necessità di deumidificazione prima e di ventilazione poi. Inverno Estate

Carichi sensibili 2289,2 549,4

Carichi per ventilazione [W] 253,64

Carichi per trasmissione [W] 1056,827

Carichi dovuti alle rientranze solari 322,89

[W] Carichi latenti

Carichi per umidificazione [W] 1209,504 1195,5

Carichi per deumidificazione [W]

Tabella 1 Disegno 1

ESERCITAZIONE 6

“SCELTA DELA TIPOLOGIA IMPIANTISTICA E RELATIVI DIMENSIONAMENTI”

OBIETTIVI:

a) scegliere la tipologia impiantistica per climatizzazione invernale ed estiva e indicarne le principali

caratteristiche

b)dimensionare in modo semplificato le potenze del generatore di climatizzazione invernale ed estiva, i

canali e le tubazioni principali, e calcolare la potenza elettrica assorbita dalle pompe e dai ventilatori

c)scegliere la tipologia di generatore e di impianto per acqua calda sanitaria

d)indicare le posizione delle colonne montanti degli scarichi dei sevizi

e)valutare il contributo da fonte rinnovabile.

SVOLGIMENTO:

Abbiamo deciso di adottare un impianto idronico che possa assolvere il compito sia per la climatizzazione

invernale che estiva e abbiamo scelto i pannelli radianti come terminali del sistema. Il generatore è

centralizzato e consiste in una pompa di calore invertibile acqua-acqua che assolve anche la produzione di

acqua calda sanitaria. Essendo un impianto a tutta acqua permette il controllo delle sole condizioni termiche

interne ai locali, quindi si prevede che il ricambio d’aria avvenga in maniera naturale senza alcuna unità di

trattamento dell’aria.

Essendo un impianto idronico i carichi termici per trasmissione e per ventilazione nel caso invernale coincidono

con quelli calcolati nella fase 5 dell’esercitazione; la potenza del generatore è calcolata quindi come la

somma dei carichi termici diviso il parametro ηu che per impianti idronici è pari a 0,81.

Anche nel caso estivo i carichi termici per trasmissione, per ventilazione, per rientrate solari e endogeni

sono pari a quelli calcolati nella fase 5 dell’esercitazione; la potenza del generatore è calcolata quindi

come la somma dei carichi termici diviso il parametro ηu (sempre pari a 0,81 per impianti idronici).

Come terminali abbiamo optato per pannelli radianti, costituiti da superfici attraversate da serpentine di

tubazioni attraversata da acqua riscaldata o raffrescata. Scambiano calore con l’ambiente principalmente per

irraggiamento e verranno installati a pavimento. Saranno utilizzati sia per il riscaldamento che per il

raffrescamento (per l’uso estivo devono essere progettati accuratamente in modo da evitare la formazione di

condensa sulla superficie). La scelta è ricaduta su questo tipo di terminali in quanto l’alimentazione avviene

a bassa temperatura favorendo così un risparmio energetico e assenza di combustione, di pulviscolo e di

circolazione di polvere. Abbiamo poi calcolato l’area della tubazione principale in uscita dalla centrale

termica , sulla base della potenza del generatore in inverno, poiché è risultata maggiore di quella estiva.

Infine abbiamo calcolato la portata della pompa che permette il circolo del fluido termovettore.

Abbiamo previsto l’inserimento di un impianto fotovoltaico in modo da rispettare i requisiti minimi di legge

per edifici di nuova costruzione. Questi impianti hanno il compito di convertire l’energia proveniente

dall’irraggiamento solare in energia elettrica; possono essere collegati alla rete elettrica, come nel nostro

caso, oppure possono essere configurati come sistemi stand-alone.

L’impianto da noi adottato è costituito da tre pannelli da 2 m² di silicio monocristallino posti sulla falda

del tetto esposta a Sud.

Abbiamo anche valutato la necessità di installare un impianto solare termico per acs. Questi impianti convertono

l’energia proveniente dall’irraggiamento solare in energia termica. Normalmente, in ambito residenziale, si

assume un fabbisogno giornaliero di acs di 50/70 l/persona che, per la scelta di pannelli sottovuoto, in

funzione della nostra posizione geografica e del numero di utenti (2), corrisponde a un elemento di 2 metri

quadri anche esso posizionato sulla falda del tetto esposta a Sud.

Impianto idronico, autonomo, combinto per acs

Dimensionamento

Invernale

CARICHI PER VENTILAZIONE

θ θe vol M vent C p,aria Qv

i °C °C m³ Kg/s J/KgK W

20 -5 549,4 0,09157 1000 2289,2

CARICHI PER TRASMISSIONE Potenza generatore

θ θe U w A w U op A op U op,g A