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Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificio
Tn n∑ ∑(e) = ∗U + ∗φH A LT,i m m k k=1m=1 kDeterminato il coefficiente di dispersione, è possibile calcolare il flusso termico disperso relativo ad ogni direzione moltiplicando H per la differenza di temperatura tra la zona considerata e l’ambiente con cui è a contatto (esterno o zona non riscaldata) e per il fattore correttivo in funzione dell’orientamento c :exp∑ ∑ ∑ ∑( )= = + ∗Δθ ∗cΦ Φ AU ψLTrasm Trasm ,exp des expexp expAl fine di determinare la temperatura interna T dell’ambiente non riscaldato si fa riferimento al seguente schema, basato sull’analogia tra circuiti termici ed elettrici, in cui si considera l’ambiente esterno come una resistenza che collega le due zone riscaldate:26Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificioLa temperatura interna T da considerare per l’ambiente non riscaldato è quindi pari a:UCZ+ +H
T H T H T1 U 1 2 U 2 UE E= =1,6T ° CU + +H H H1 U 2U UEDove: H è il coefficiente di dispersione termica tra zona 1 e zona non riscaldata;1U T è la temperatura considerata per la zona 1;1 H è il coefficiente di dispersione termica tra zona 2 e zona non riscaldata;2U T è la temperatura considerata per la zona 2;2 H è il coefficiente di dispersione termica tra esterno e zona non riscaldata;UE T è la temperatura considerata per l’ambiente esterno.EQuindi:Una volta determinati i flussi per i singoli orientamenti, si è determinato il disperdimento totale pertrasmissione pari a = 4723,9 W.tr3.2 Disperdimenti per ventilazionePer quanto riguarda la Zona 1 è prevista esclusivamente ventilazione naturale. La normativaprevede che per un edificio adibito ad abitazione debba essere garantito un numero di ricambid’aria all’ora pari a 0,8 1/h. Tale dato va quindi moltiplicato per il volume netto
dell'ambiente:=nV ' ∙Vpick 3
Per la Zona 2 è invece previsto un sistema di ventilazione meccanica che garantisca 50 m /h diaria di rinnovo per occupante dell'ambiente. 27
Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificio
In questo caso, il calcolo della portata di aria è definito dalla norma UNI EN ISO 13789, chefornisce la relazione:'( ) ( )( )= = + + +V́ V́ V́ V ' ∙ 1-β V́ V́ ∙ βave 0 x f x'V ' x=V =con V ' ∙ n ∙ e ; V́ [ ]x 50 x 2-V́ V́f ¿ ext1+ e V ∙ n 50
Dove: β è la frazione giornaliera di funzionamento dell'impianto di ventilazione (10/24 = 0,42); n è il tasso di ricambio d'aria a 50 Pa (3,50 1/h); f ed e sono i coefficienti di schermatura (rispettivamente 15 e 0,1); V è il flusso d'aria dovuto a ventilazione naturale (0,0 m /h); Vf è il flusso d'aria di progetto dovuto a ventilazione
meccanica (194,40 m /h);3 3 V' e V sono i flussi d'aria addizionali dovuti a vento e stack effect (36,7 m /h e 0,9 m /h).x xDi seguito è riportata una tabella riassuntiva dei valori considerati:
A questo punto è possibile determinare i disperdimenti totali dovuti a ventilazione con la formula:∑ ∑( ) ( )=ρ =0,33∙Φ ∙ c ∙ b V́ ∙ Δθ b V́ ∙ Δ θVent a p ve ,k k des ve , k k desk k Il disperdimento totale per ventilazione è quindi pari a = 2105,4 W.vent3.3 Disperdimenti totaliA questo punto è possibile calcolare il valore complessivo della potenza dispersa per trasmissionee ventilazione:=Φ +Φ =Φ + =6829,2WΦ ΦSL SL, T SL,V tr ventÈ quindi possibile calcolare la potenza Q' necessaria ad alimentare i generatori:out,heater=1,2∙ =HQ' Φ ∙ Δ T ∙ 1,2=8195 Wout ,heater SL G progSi sono inoltre definiti i seguenti coefficienti di scambio termico:
H = <Δθ = 84,2 W/K coefficiente di scambio termico per ventilazione;V ventφ H = <Δθ = 194,2 W/K coefficiente di scambio termico per trasmissione;T tr H = H + H = 278,4 W/K coefficiente di scambio termico globale.G V T 28 Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificio 4 Carico termico estivo Per la determinazione del carico termico estivo complessivo, si terranno in conto tre diversi contributi: - Guadagni solari esterni attraverso gli elementi opachi che formano l'involucro, dovuti alla differenza di temperatura tra interno ed esterno e calcolati tenendo conto della radiazione solare assorbita dalle superfici esterne; - Guadagni solari interni dovuti alla radiazione solare che penetra attraverso le chiusure trasparenti; - Carichi interni dovuti a impianto di ventilazione, macchinari, apparecchi luminosi e persone. 4.1 Guadagni solari esterni Il calcolo dei guadagni solari interni è stato eseguito utilizzando il metodo Carrier, il qualeTemperatura tra interno ed esterno pari a 5,9°C. ΔθI valori di differenza di temperatura corretti a cui si fa riferimento sono quindi dati da:
eq,corr[ ][ ]MAXτ ∙G αt , sg T ,eff act ( )=Δθ + + −ΔθΔ θ Δ θ ∙ ∙ Δ θ[ ]eq,corr ΔTcorr eq ,shadowed eq, actual exp . eq, shadowedαMAXτ ∙ G rift , sg T , rif Infine, è stato possibile ricavare il flusso totale che si genera tra interno ed esterno.Δθ29Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificioDi seguito sono riportati i valori ottenuti per la Zona 1:30Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificioAlla stessa maniera si è operato per quanto riguarda la Zona 2:31Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificio4.2 Guadagni solari interniIl valore dei guadagni solari interni è dato dalla somma di due contributi: uno dovuto all'assorbimento di radiazione solare ed uno
legato agli scambi per trasmissione. Per quanto riguarda il primo si fa riferimento alla seguente espressione:
Ne Ne∑ ∑MAX MAX( )= (t) = ) (t)Q́ F A ∙Φ A ∙(1−F ∙ F ∙ F ∙ g ∙G ∙ SC ∙ F ASI e SI e f sh , g sh, 0 T ,sg T eeee=1 e=1
Dove:
- A è l’area lorda della chiusura trasparente;
- F è il frame factor, dato dal rapporto tra l’area del telaio e quella dell’apertura;
- F è il fattore di correzione dovuto alla presenza di ostruzioni o aggetti esterni; nel caso insh,gesame è considerato pari a 1 in quanto non sono presenti ostruzioni e/o aggetti;
- F è il fattore di correzione dovuto alla presenza di oscuramenti esterni, anche in questosh,0caso da assumere pari a 1;
- SC è il coefficiente di ombreggiatura, calcolato tramite il rapporto tra il fattore solare g dirifun vetro chiaro di riferimento, pari a 0,89, e il fattore solare g del vetro in esame, pari aactual30,5 ;
- FA è il
fattore di accumulo di radiazione solare incidente. Come le differenze di temperatura equivalente dei guadagni solari interni, anche i valori dei fattori di accumulo FA sono riportati in tabelle, che in quanto caso fanno riferimento al peso per unità di superficie di pavimento dell'elemento tecnico, pari generalmente al rapporto tra pesi di muri esterni, pareti, pavimenti, soffitti e area del pavimento della zona considerata.
Alla luce di tali considerazioni, il peso al metro quadro è pari a 747 kg/m per la Zona 1 e 7662 kg/m per la Zona 2. Tali valori sono forniti dalla normativa UNI EN 410:2000 - Vetro per l'edilizia
Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificio
Di seguito sono riportati i valori ottenuti per la Zona 1:
Relazione di calcolo del fabbisogno energetico di un edificio
Alla stessa maniera si è operato per quanto riguarda la Zona 2:
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4.3 Carichi
L'ultima componente del carico termico estivo è quella relativa ai carichi interni generati all'interno dell'edificio. Di seguito se ne esaminano e determinano quindi tutti i contributi.
Sono installati apparati illuminanti del tipo a fluorescenza esposto, i quali vengono accesi alle ore 08:00 e rimangono in funzione per 10 ore. La potenza di un singolo apparato è di 80 W; sono presenti 4 apparati nell'abitazione e 10 nel laboratorio.
Alla luce del fatto che il carico di picco sarà raggiunto gradualmente durante il periodo di accensione per poi dissiparsi durante il periodo di spegnimento, si introduce un fattore di accumulo FA(t), che varia in funzione dell'ora del giorno considerata. È quindi possibile determinare la potenza termica Q' generata dalle luci mediante la relazione:
luci(t) = FA(t) ∙ n° apparecchi ∙ 80 W
Il carico termico dovuto alla presenza di persone e cose si valuta tramite un carico medio.
Il carico termico è una grandezza superficiale che varia in funzione della zona considerata, e vale 4 W/m per l'abitazione e 15 W/m per il laboratorio. Tale carico va poi moltiplicato per la superficie netta del locale considerato. Infine, si sono valutate le infiltrazioni d'aria attraverso
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