Esercizi di Impianti Tecnici negli edifici - Building Services Energy Modelling

1° Esercizio sullo Scambiatore

Scambiatore a mantello a due fluidi (acqua), che deve essere installato in uno stabilimento industriale.

∆ Punto caldo: ∆ Punto freddo

• T_in: 90°C
• T_out: 40°C
• T_in: 12,2°C
• T_out: 50°C
• c: 4,182 kJ/kg K

Si richiede il numero N di giri da fare fare al fluido caldo, n° tubi rettilinei e la lunghezza dei tubi di installare(3).

Risoluzione

Analisi su dati di temperatura vediamo che si tratta di scambiatori a flussi contrapposti per stimare la lunghezza dei tubi:

Q_min: c × T_out × ∆T_m = (90 - 50) - (492.7 - 443) = 388.2 KJ/s = 388.2 kW

∆T_m = ∆T₂ - ∆T₁ / ln (∆T₂ / ∆T₁)

Q = UA ∆Tm × F dove F è ricavato dal grafico nei due casi:

• R_T = T_R2 - T_R1 / t₂ - t₁ = 0.666
• F_R-_T = 0.67

Area sezione minimizzata:

D_id = N = 0.007 m^2

Per trovare i tubi esterni:

l_iv = 7.85×10^-4 m^2

(4) Ho ipotizzato un scambiatore a 2 glicol:

N.B.: Avendo tanti scambiatori (oltre questo disegnato e accoppatti in sequenza)

2° Esercizio Sullo Scambiatore

Recuperatore di calore in un'UTA ad aria primaria, valutare le condizioni:

• Fluido: aria umida
• η = 0,74 (efficienza)
• U = 23,4 W/m²K
• t_est = -5°C (ume inverno)
• m = 300 m³/h portata volumetrica

Si richiede di calcolare tempi di espulsione e le aree di scambio nel caso di scambiatore controcorrente ed equicorrente

t_ambiant → si assume a 20°C

Risoluzione

(1) Ricaviamo la temperatura di mandata attraverso la formula/ricambio di temperatura (η):

t_t = t_man - t_est → 0,74 ^{x + 5}/_{20 - 5} = x (0,74(23) - 5 = 18,5)

(2) Ricaviamo invece di temperatura di espulsione della formula classica di bilancio, Q = m_cp ΔT_m, basandoci sulla ΔT fm ripresa ed espuls. per calcolo peso, ci serve trasformare portata volumica m in portata massica m _[kg/h]

Q = m_aria C_pair ΔT² → = 1,888 (20 - x)

(3) Costruiamo ambo 1 due grafici per scambiatori equicorrente e controcorrente, valuteremo l'area di scambio con il metodo ΔT_ML

ΔT_ML,EQ = 20 + 5/13,5 - 1,5 = 17,39 [K]

A = Q/ΔT_{ML, EQ} U = 4,5 m²

1° Esercizio sul solare termico

Milano, edificio residenziale di 25 m², 50 occupanti, il solare termico copre il 50% della produzione di ACS.

Da file solare, _{9 m²} per collettori x 10 m², accumulo 22 L _occupati

Si richiede area dei campo collettori, l'accumulo, V. vaso espansione.

Risolviamo:

1. Il fabbisogno si calcola in poco, solitamente si considera 70 L per abitante.

W_m = 50 pp x 70 L = 3500 g g_PP/m²

1. Per avere una buona ipotesi di parco solare, si rivalutano le percentuali del dimensionamento così.

Detratto W_m per lo schema W_d,

Domanda giornaliera al massimo a 4000 gg/m²

Enzimo viene riportata: 3500 gg/m²

750 * 1.6 * 3500 = y; x > x = 46.66 m²

Ipotesi con avere schema tecnica 2,16 m² a collettore di rivalutato in m² di 41.6/2.16 = 21.5 ciocchetti.

Ricontrollo nuovo l'impianto parco collettori 22 * 2,16 = 47,52 m²

1. Per l'accumulo si considera 70 L al 100 e 0,5 m² al m² di parco collettori che siano essi vetrati o evacuati.

V_nc,coll = 70 L / 2,25 m² = 3326 L

V_nc,con,anom = 100 L / 2,25

4,532 L * m² = 4,532 L

1. La formula per il vaso espansione è:

V_esp Vu_a

-V_acc - V_locolare

COEFF. DI SCARPATA AM

- V_loc - (verace) coeff tecnico

V_w,col f = V_w,col includi stud. In (col) 112 L 14,18 L

p,027 se

0.02 L/K 0,02 H₂O glicole

0,025% H₂O

F_fin= P_sft - 0,5 = 4,5

P_nin = (labor. temp. min 10 m₂ + 0,5 = 2,5 bar + 0,5 = 3

Dunque V_sp = 14.18 (m₃) 4,5

= 46,78 + 5,46 + = 46,96

+39,26 L

4,5-3

3° ESERCIZIO SULLA FRAZIONE SOLARE

PER UN EDIFICIO RESIDENZIALE A MILANO SI RICHIEDE IL CALCOLO DELLA FRAZIONE SOLARE DI UN IMPIANTO SOLARE TERMICO PREDISPOSTO PER IL RISPARMIO DI ENERGIA DOPPIA PENDENZA E INCLINATO DI 55° E ORIENTATO A SUD.

A = 280 m² (PARCO COLLETTORE) λ1 = 1 W/m²k

ƒ = 0.8 λ2 = 0.95 W/m²k

Q_ice - Q₁ V_mag = 20.000 L

MATERIAL = 0.96

_ΔT52.966

CONCLUDE T_w = 15.025 W/h (ACS) Q_w = 15.025 kWh

_RISC Q_H = 27.111 kWh

P_h = Q_H/Q_tot = 27.111/36.356 = 0.5839

P = 280 x 0.096 + 0.98 + 0.98 alt = 92.408 m²

P_av = Q_out/Q_in = 0.9414

• - Vi = V_ref A · P 0.946 V_ref
• - Vi 0,1 · V_sol · V_sol = 20.000 L V_{non acs}

U_loop = α_k + G^0.2 + S_k + ϕS = 5.1218

92.408 x 10^d

ΔT = T_ref - 35 = (M_ac + L_ms) = 92.408⁵

• TRATTO BA Per un Q: 660 _ll/h con v_mx = 0,7 m/s
  • Scelgo 3/4" G con R12 mm C.A./m v_f 0,67 m/s
  • R1 = 16 mm C.A.; 3*2 = 96 mm C.A.
  • P_tc = 0
  • P_tc = 3,5; N=2; 0,5 m/s R_c = 38 mm C.A.
• P_totBA = 136 mm C.A.
• TRATTO AB PA= 620 _1/3 s = 754
  • PA₁ - PAM sono V_{vu + Pavv. Di Bil. (ex)}
  • 754 = ((3 + 150) + x => 754 - 418 +150 = 496 mm C.A.
• TRATTO AO Per un Q: 990 cl/h con v_mx = 1 m/s
  • Scelgo 1 fib; N = 0,69 m/s, R = 12 mm C.A./m
  • PL= 12 mm C.A./m g.2 = 96 mm C.A.
  • P_tc = 0
  • P_rc = 3,5, N=0; 0,7 m/s => R_c = 38 mm C.A.
• P_tot,AOAO = 136 mm C.A.
• PARVALENZA DI UN PENOS P_nr: 754 +436 = 888 mm C.A.

Essendo noto lo sghiaccetti est. ambiente di ingresso possiamo ricavare

il punto stimato da miscela

trovare, in assenza una H₀ da un DPF, un doppio elettrico. Apprassima un’impazione

doma l’BPF, m_AB + 0,5₁ se vuole Va non

viene trattato dall’aria

fredda

Bypass factor non Bypass factor

compensato compensato

CL l’indice Il machine compone

continua con il parte (AS)

lambata contenuta composta

da Rimozioni pari Dalla nostra

Letta orizzontali era non diafone

oggetti lo nostro si trova fra

amb una volta H_MS - ADP

il punto a, uscita o unico Atirrira fredda S termoriva visiva in continuo

termico il modo visivo la x₄₀₀

(x₄₀₀)_(1-BPF) = 9 (7,4)

(1-BPF) = 9 (x_MS) 1 + 9 ADP

k_Da 7, me i, 0,15 5,4 9

in distanza ADP 9 1 (1-BPF)

(2) opan posso calcolare le batterie:

(3) CC il nostro conclude base fredda

HC ci d’ot conclude batteria caldina.

Q_a = m_MS (h_MS - h₀)

= 2,39 (0,6 (16-3) (h_Da))

= 0,55 W/A = 55 kW

Q_HC = m_MS (h_MS - h₀) = m_Da V U W