Calcolo fabbisogno energetico - Raccolta di 3 esercizi per il II° parziale

Kg

ρ π ⋅ d π ⋅ (0,016m) s

2 2

1000 3

m

Kg

1-r1 13,4 mm 14 mm · 0,0597

m 4 4 m

s

W = ⋅ = ⋅ = 0,388

Kg

ρ π ⋅ d π ⋅ (0,014m) s

2 2

1000 3

m

Kg

·

r1-2 13,4 mm 14 mm 0,0597

m 4 4 m

s

W = ⋅ = ⋅ = 0,388

Kg

ρ π ⋅ d π ⋅ (0,014m) s

2 2

1000 3

m

Kg

1-r2 11,7 mm 12 mm · 0,043

m 4 4 m

s

W = ⋅ = ⋅ = 0,38

Kg

ρ π ⋅ d π ⋅ (0,012m) s

2 2

1000 3

m

Kg

·

r2-2 11,7 mm 12 mm 0,043

m 4 4 m

s

W = ⋅ = ⋅ = 0,38

Kg

ρ π ⋅ d π ⋅ (0,012m) s

2 2

1000 3

m

Kg

·

2-C 16,7 mm 16 mm 0,103

m 4 4 m

s

W = ⋅ = ⋅ = 0,512

Kg

ρ π ⋅ d π ⋅ (0,016m) s

2 2

1000 3

m

PUNTO 6: calcola la perdita di carico distribuita ∆pd, concentrata ∆pc e totale ∆ptot [Pa] nei

singoli tratti

( )

Δp

Δp = ⋅ L

di L 0 2

( ) W

∑

Δp = β ⋅ ρ ⋅

ci 2

i

TRATTO lunghezza ∑ß ∆p ∆p

di ci

tratto Pa ( ) 2

C-1 8 3,5 Δp = Δp + Δp = 2058,75 Pa

m

0,512

Δp = 200 ⋅ 8m = 1600Pa Kg di ci

s

di m Δp = 3,5 ⋅ 1000 ⋅ = 458,75 Pa

ci m 2

3

Pa ( )

2

1-r1 1,5 11 Δp = Δp + Δp = 1127,99 Pa

m

0,388

Δp = 200 ⋅ 1,5m = 300Pa Kg di ci

s

di m Δp = 11 ⋅ 1000 ⋅ = 827,99 Pa

ci m 2

3

Pa ( )

2

r1-2 2,5 8,5 Δp = Δp + Δp = 1139,8 Pa

m

0,388

Δp = 200 ⋅ 2,5m = 500Pa Kg di ci

s

di m Δp = 8,5 ⋅ 1000 ⋅ = 639,8 Pa

ci m 2

3

Pa ( )

2 Δp = Δp + Δp = 4122 Pa

1-r2 17 10 m

0,38

Δp = 200 ⋅ 17m = 3400Pa di ci

Kg

di s

m Δp = 10 ⋅ 1000 ⋅ = 722 Pa

ci m 2

3

Pa ( )

2 Δp = Δp + Δp = 3577,6 Pa

r2-2 15 8 m

0,38

Δp = 200 ⋅ 15m = 3000Pa Kg di ci

di s

m Δp = 8 ⋅ 1000 ⋅ = 577,6 Pa

ci m 2

3

Pa ( )

2

2-C 13 1 Δp = Δp + Δp = 2731,07 Pa

m

0,512

Δp = 200 ⋅ 13m = 2600Pa Kg di ci

s

di m Δp = 1 ⋅ 1000 ⋅ = 131,07 Pa

ci m 2

3

PUNTO 7: la prevalenza [Pa] e la portata volumetrica [m /h] della pompa

3

Kg

· 0,103 3 3

Kg m m m

·

· s −4

m = 0,103 → V = = = 1,03 ⋅ 10 ⋅ 3600 = 0,371

Kg

s ρ s h

1000 3

m

∆p = 2058,75 + 1139,8 + 3577,6 + 2731,07 =9 507,22 Pa

pompa

PUNTO 8: calcola la caduta di pressione delle valvole di taratura necessarie ad equilibrare i

circuiti

∆p = 1127,99 + 1139,8 + 2731,07 = 4998,86 Pa

1-r1 r1-2

∆p = 4122+3577,6 = 7699,6 Pa

1-r2 r2-2

∆p al detentore dell’r1 è 7699,6 Pa - 4998,86 Pa= 2700,74 Pa

Esercizio

Si consideri l’appartamento monolocale a pianta rettangolare e di altezza pari a 2.7 metri riportato

in Figura. Il monolocale è localizzato a Suzzara, in provincia di Mantova (fascia climatica E), si

trova al piano terreno di un condominio e poggia direttamente su terreno. Durante la stagione di

riscaldamento, il locale è mantenuto alla temperatura di 20°C da un impianto di riscaldamento

autonomo basato su una caldaia a gas. La produzione di ACS è garantita da un sistema

autonomo dedicato, basato su un boiler elettrico dotato di un serbatoio interno.

Tabella I

In sono riportate le dimensioni del monolocale e le principali caratteristiche dell’impianto

Tabella II

di riscaldamento. In sono riportati i valori della temperatura esterna media mensile, la

temperatura media annuale ed il fabbisogno energetico complessivo del monolocale per il

riscaldamento (Q ).

H,nd

L’impianto di riscaldamento presenta radiatori installati su parete esterna isolata e non riflettente

come terminali di emissione. I radiatori sono stati dimensionati con la temperatura di mandata

Tabella I.

T e con il salto di temperatura ΔT riportati in Il sistema di regolazione utilizzato è

m Tabella I.

descritto in L’impianto di riscaldamento è alimentato da una caldaia murale a

condensazione a gas da 24 kW. Altre caratteristiche della caldaia sono le seguenti:

Bruciatore modulante

• Assenza di fiamma pilota

• Camino inferiore ai 10 m

• Installazione all’interno dell’appartamento

• Differenza di temperatura tra fumi e acqua di ritorno alla potenza nominale (ΔT ) pari a 15

• u

K

Le tubazioni della rete di distribuzione dell’impianto di riscaldamento e dell’impianto per la

produzione di ACS corrono tutte all’interno degli spazi riscaldati, sono caratterizzate da una

distribuzione monotubo (per l’impianto di riscaldamento) e sono isolate termicamente secondo il

DPR 412/93. Al fine di calcolare l’energia elettrica assorbita dal circolatore a servizio dell’impianto

di riscaldamento si consideri una potenza elettrica assorbita media pari a 4(2) W. Tale circolatore

è attivo 24/7 per tutta la durata della stagione di riscaldamento standard. Non sono presenti

dispostivi ausiliari per l’impianto di produzione ACS.

Si vuole calcolare:

Il coefficiente di dispersione per ventilazione H espresso in W/K

• ve

Il volume di ACS richiesto giornalmente V espresso in litri

• W

L’energia termica mensile necessaria per riscaldare l’acqua calda sanitaria Q espressa

• W,h

in kWh

Il rendimento di emissione dell’impianto di riscaldamento η

• H,e

Il rendimento di distribuzione dell’impianto di riscaldamento η (si trascuri il fattore di

• H,d

correzione legato alle temperature di mandata/ritorno dell’impianto)

Il rendimento di regolazione dell’impianto di riscaldamento η (considerare 3 cifre

• H,r

significative)

Il rendimento di generazione dell’impianto di riscaldamento η (considerare 3 cifre

• H,g

significative)

Il rendimento di distribuzione dell’impianto di produzione ACS η (considerare 3 cifre

• W,d

significative)

Il rendimento di accumulo dell’impianto di produzione ACS η

• W,s

Il rendimento di generazione dell’impianto di produzione ACS η

• W,g

Il fabbisogno energetico mensile al generatore per la produzione di ACS Q espresso in

• W

kWh

Il fabbisogno annuale di energia elettrica legato agli ausiliari dell’impianto di

• riscaldamento E espresso in kWh

H,aux

Gli indici di prestazione energetica non rinnovabile, rinnovabile e totale per il

• riscaldamento EP , EP e EP espressi in kWh/m anno

2

H,nren H,ren H,tot

Gli indici di prestazione energetica non rinnovabile, rinnovabile e totale per la produzione

• di ACS EP , EP e EP espressi in kWh/m anno

2

W,nren W,ren W,tot

La quota rinnovabile globale QR espressa in percentuale

• gl

A seguito di una ristrutturazione edilizia, l’impianto di riscaldamento e l’impianto per la produzione

di ACS vengono riqualificati, eliminando sia la caldaia che il boiler elettrico e mantenendo il

circolatore esistente. All’interno dell’appartamento viene installata una pompa di calore elettrica

aerotermica caratterizzata da una efficienza media stagionale (COP) pari a 3.(3), utilizzata come

generatore di calore sia per il riscaldamento degli ambienti che per la produzione di ACS. (NOTA:

si consideri lo stesso COP sia per il riscaldamento per la produzione di ACS).

A seguito dell’intervento, si calcoli:

I nuovi indici di prestazione energetica non rinnovabile, rinnovabile e totale per il

• riscaldamento EP’ , EP’ e EP’ espressi in kWh/m anno

2

H,nren H,ren H,tot

I nuovi indici di prestazione energetica non rinnovabile, rinnovabile e totale per la

• produzione di ACS EP’ , EP’ e EP’ espressi in kWh/m anno

2

W,nren W,ren W,tot

La nuova quota rinnovabile globale QR’ espressa in percentuale

• gl

ATTENZIONE: (2)

Nei numeri delle tabelle sostituire al simbolo la seconda cifra del vostro numero

di matricola a partire DA DESTRA (Es. se il vostro numero di matricola è 206378, il numero

5(2) deve essere inteso pari a 57).

~ Svolgimento ~

PUNTO 1: calcola il coefficiente di dispersione per ventilazione H [W/K]

ve

3

Kg KJ m KJ 1 KW W

∑

H = ρ ⋅ c ⋅ b ⋅ q = 1000 ⋅ 1 ⋅ 1 ⋅ 68,04 = 68040 ⋅ = 18,9 = 18900

ve,adj a p ve,k ve,k m Kg ⋅ K h K ⋅ h 3600 K K

3

a k

Ho ipotizzato coefficiente di schermatura e pari a 0 in quanto il locale è privo di aperture verso

l’esterno. La portata di aria l’ho calcolata moltiplicando il volume della stanza per n=0,3 vol/h. ho

ipotizzato anche che la temperatura di mandata dell’aria è uguale a quella esterna per cui b =1.

ve,k

PUNTO 2: calcola il volume di ACS richiesto giornalmente V espresso in litri

W

2

S = 14 ⋅ 6 = 84 m

u 3 3

d m m

litri litri

2

V = a ⋅ Nu + b = 1,067 ⋅ 84 m + 36,67 = 126,3 = 0,126

w m ⋅ gior no gior no gior no

2 giorno

PUNTO 3: calcola l’energia termica mensile necessaria per riscaldare l’acqua calda sanitaria

Q [kWh]

W,h 3

Kg KJ m

( )

∑ (40

Q = ρ ⋅ c ⋅ V ⋅ θ − θ ⋅ G = 1000 ⋅ 4,186 ⋅ 0,126 ⋅ − 13,2) K ⋅ 31 =

giorni

w,h p w er 0 m Kg ⋅ K

3 giorno

i 1

8 5

= 4,30 ⋅ 10 J = 4,3 ⋅ 10 K J ⋅ = 119,44K W ⋅ 1h = 119,44K W h

3600

PUNTO 4: calcola il rendimento di emissione dell’impianto di riscaldamento η H,e

1420 + 989 + 526 + 102 + 112 + 703 + 1228 4080 K W h KW W

−3

car ico ter mico annuo = = = 4,09 ⋅ 10 = 4,09

( ) 4392 h ⋅ 226,8 m m m

3 3 3

17 + 30 + 31 + 31 + 28 + 31 + 15 ⋅ 24h × 6 ⋅ 14 ⋅ 2,7m 3

radiatori installati su parete esterna isolata e non riflettente

ho Tm=80°C per cui decremento di 0,01

η = 0,97 − 0,01 = 0,96

H,e

PUNTO 5: calcola il rendimento di distribuzione dell’impianto di riscaldamento η (si trascuri il

H,d

fattore di correzione legato alle temperature di mandata/ritorno dell’impianto)

Ho un impianto di riscaldamento autonomo basato su una caldaia a gas con distribuzione

monotubo e isolato termicamente secondo il DPR 412/93 (isolamento di tipo A).

η = 0,96

H,d

PUNTO 6: calcola il rendimento di regolazi