-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 1
SOLE
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 2
i
Equatore
Raggi solari
Latitudine
Sud Nord
Piano del meridiano
Ra
ggi so
lari
declinazione
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 3
( )( )
cos cos cos cos
cos cos cos cos cos
cos
sen sen i seni
i sen senisenisen sen
= +
+ + +
+
i Inclinazione della superficie rispetto allorizzontale
Inclinazione dei raggi solari rispetto alla normale alla superficie
Latitudine, computata positivamente se nellemisfero Nord.
Declinazione: posizione angolare del sole rispetto al piano dellequatore, a mezzogiorno (solare), computato positivamente se nellemisfero Nord.
Angolo azimutale della superficie: angolo formato fra la proiezione sullorizzontale della normale alla superficie e la superficie del meridiano locale. Langolo nullo per superficie rivolta a sud, positivo ad est e negativo ad ovest (nella figura positivo)
Angolo orario: uguale a zero a mezzogiorno, si incrementa di 15 ogni ora positivamente di mattina e negativamente il pomeriggio (per esempio alle 10 vale 30 ed alle 15 45)
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 4
Latitudine 40 Nord
0102030405060708090
100110
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
Ora del giorno
A
n
g
o
l
o
d
'
i
n
c
i
d
e
n
z
a
(
)
Superficie verticale; declinazione 0 Superficie orizzontale; declinazione 0Superficie verticale; declinazione 10 Superficie orizzontale; declinazione 10Superficie verticale; declinazione 20 Superficie orizzontale; declinazione 20
=40=40=40=40, =0, =0, =0, =0
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 5
-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-202468
1012141618202224
-5 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 125 135 145 155 165 175 185 195 205 215 225 235 245 255 265 275 285 295 305 315 325 335 345 355 365
Giorno dell'anno
Gennaio Febbraio Marzo Aprile Maggio Giugno Luglio AgostoSettembre Ottobre Novembre Dicembre
+=
36528436045,23 nsen
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 6
Lora dellalba corrisponde ad un angolo , formato fra una superficie orizzontale ed i raggi del sole, pari a 90. In tal caso (superficie orizzontale) la relazione diviene:
da cui per =90 si ottiene il valore dellangolo dalla equazione seguente:
coscoscoscos += sensen
tgtgalba =cos
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 7
2cos( )
15gt ar tg tg =
Latitudine 40-45N
0123456789
1011121314151617
-23 -22 -21 -20 -19 -18 -17 -16 -15 -14 -13 -12 -11 -10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
declinazione ()
o
r
a
ora alba Lat. 40Ndurata giorno Lat.40Nora alba Lat. 45Ndurata giorno Lat. 45N
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 8
0123456789
101112131415161718192021
0 30 60 90 120 150 180 210 240 270 300 330 360
giorno dell'anno
o
r
a
d
e
l
g
i
o
r
n
o
gennaio t ramonto febbraio marzo aprile maggio giugnoluglio agosto set tembre ot tobre novembre dicembre
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 9
S
azaz
S
N
Piano orizzontale tangente alla terra in
un punto
n
(90-i)
Traiettoria giornaliera del sole
Angolo orario
Azimut solare
Azimut della superficie
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 10
mentre lazimut dalla:
Lazimut pu avere valori superiori a 90 in modulo, mentre larcoseno fornisce valori compresi fra 90 e +90. Per tale motivo necessario apportare le seguenti correzioni ai valori calcolati con la relazione
Correzioni I valori forniti per az dalla relazione ( 1) sono corretti se si ha:
Altrimenti il valore corretto dellangolo si deve calcolare con (2) in cui az il valore determinato con la (1).
cos cos cossen sen sen = +
cos
cos
sensenaz
=
0
0
sensen per
sen
sensen per
sen
< 0 verso EST
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 11
SUDTraiettorie
del sole
Proiezioni delle traiettorie del sole sul piano
orizzontale
Proiezioni delle traiettorie del sole su cilindro con asse verticale passante per il punto dellosservatore
Ore 10
Posizione dellosservatore
Diagramma cilindrico
Diagramma stereografico
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 12
0
10
20
30
40
50
60
70
80
-120 -105 -90 -75 -60 -45 -30 -15 0 15 30 45 60 75 90 105 120
21-gen 21-feb 21-mar 21-apr 21-mag 21-giu 21-lug 21-ago 21-set 21-ott 21-nov 21-dic
ESTOVEST
SUD
12
16
14
21 dicembre
21 giugno
21 settembre
21 marzo
18
8
10
6
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 13
-7,5
-5,5
-3,5
-1,5
0,5
2,5
4,5
6,5
-7,5 -5,5 -3,5 -1,5 0,5 2,5 4,5 6,5
11 GIUGNO +2305
17 LUGLIO +2111
15 MAGGIO +1847
16 AGOSTO +1327
15 APRILE +0924
15 SETTEMBRE +0213
16 MARZO 0225
15 OTTOBRE -0936
16 FEBBRAIO 1257
14 NOVEMBRE 1854
17 GENNAIO -2025
10 DICEMBRE -2303
s
807060504030
20100
10102020
30304040
5050
6060
7070
8080
9090
120120
EO
--1010--2020
--3030--4040
--5050
--6060
--7070
--8080
--9090
--120120
--110110
--100100
LAT 44N1112 10131415
1617
18
9
87
6
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 14
h
P
P
h
P
P
ho
P
ho
P
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 15
Ph
d ostost
ost
c
a
b
a+b=c
SUD
n
SUD
n
Pb
a
d
x
O
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 16
.P
c
h
x
y
SUD
y
x
.PSUD
Ovest
Est
azost,ovest
azost,est
y
x
OO
O
c/2
-c/2
ost
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 17
.P
c
h
x
y
SUDOvest
Est
O
O
x
y
PA
B
C
22
2tan
.;2
;
yxcsenaz
yCBCP
senaz
APCPxcCAyAP
+
+===
=+==
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 18
SUD
la
h
c
azP
Piano orizzontale passante per il punto P
y
P
0
h
c
x
11
22
* tanarctan cos 1
cos
12arctan tan .2
12arctan tan .2
a
a
a
a
a
a
lh y y yaz
l h h h azc
x lxxOvest az az azl c c c
cx lxxEst az az az
l c c c
> > =
+
< = < =
> = > = +
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 19
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-0,7 -0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7
x/c
y/h
limite orizzontale zona d'ombra limite destro zona d'ombra limite sinistro zona d'ombraestremo parete estremo parete linea d'ombra laterale
x2/cx1/c
y*/h
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 20
0
0 ,1
0 ,2
0 ,3
0 ,4
0 ,5
0 ,6
0 ,7
0 ,8
0 ,9
- 0 ,6 - 0 ,5 - 0 ,4 - 0 ,3 - 0 ,2 - 0 ,1 0 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5 0 ,6x /c
y /h
0
0 ,1
0 ,2
0 ,3
0 ,4
0 ,5
0 ,6
0 ,7
0 ,8
0 ,9
1
- 0 ,6 -0 ,5 - 0 , 4 - 0 ,3 - 0 ,2 - 0 ,1 0 0 ,1 0 , 2 0 ,3 0 ,4 0 , 5 0 ,6 0 ,7 0 ,8x
y
0
0 ,1
0 ,2
0 ,3
0 ,4
0 ,5
0 ,6
0 ,7
0 ,8
0 ,9
1
-0 ,6 -0 ,5 - 0 ,4 - 0 ,3 - 0 ,2 -0 ,1 0 0 ,1 0 ,2 0 ,3 0 ,4 0 ,5 0 ,6
x /c
y /h
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
x
y
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
-0,6 -0,5 -0,4 -0,3 -0,2 -0,1 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6
x
y
2 1 G iu g n o
O re 1 2 O re 1 4
O re 1 0 O re 1 2 O re 1 4
2 1 G e n n a io
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 21
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 22
Linee dellombra di linee orizzontali parallele alla parete
Linee dellombra di linee ortogonali alla parete
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 23
Esempio per
a=b=c/2
a=2c/3 e b=c/3
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 24
0
1
2
3
4
5
6
7
-7,5 -5,5 -3,5 -1,5 0,5 2,5 4,5 6,51020304050607080 0
10-10 0-20 20
40-30 30
-4050-50
60-60
-70 70
80-80
90-90
0
80
70
-80
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 25
0
1
2
3
4
5
6
7
-7,5 -5,5 -3,5 -1,5 0,5 2,5 4,5 6,51020304050607080 0
0
2010
-20-10
90
80
70
60
5040
30
0
-90
-80
-70
-60
-50-40
-30
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 26
-7,5
-5,5
-3,5
-1,5
0,5
2,5
4,5
6,5
-7,5 -5,5 -3,5 -1,5 0,5 2,5 4,5 6,5
11 GIUGNO +2305
17 LUGLIO +2111
15 MAGGIO +1847
16 AGOSTO +1327
15 APRILE +0924
15 SETTEMBRE +0213
16 MARZO 0225
15 OTTOBRE -0936
16 FEBBRAIO 1257
14 NOVEMBRE 1854
17 GENNAIO -2025
10 DICEMBRE -2303
s
807060504030
20100
10102020
30304040
5050
6060
7070
8080
9090
120120
EO
--1010--2020
--3030--4040
--5050
--6060
--7070
--8080
--9090
--120120
--110110
--100100
LAT 44N1112 10131415
1617
18
9
87
6
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 27
0
1
2
3
4
5
6
7
-7,5 -5,5 -3,5 -1,5 0,5 2,5 4,5 6,51020304050607080 0
0
2010
-20-10
90
80
70
60
5040
30
0
-90
-80
-70
-60
-50-40
-30
--- y=0,5
__ y=0
la/h=0,25 la/h=0,5 la/h=1
Aggetto infinitamente esteso sulla parete
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 28
SCHERMI DI DIMENSIONE FINITA
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 29
0
1
2
3
4
5
6
7
-7,5 -5,5 -3,5 -1,5 0,5 2,5 4,5 6,51020304050607080 0
0
2010
-20-10
90
80
70
60
5040
30
0
-90
-80
-70
-60
-50-40
-30
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 30
a
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 31
Ostruzione esterna GENNAIO UNI/TS 11300-1
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 5 10 15 20 25 30 35 40Angolo di altezza dell'ostacolo
()
F
a
t
t
o
r
e
d
i
r
i
d
u
z
i
o
n
e
LAT 36N SUDLAT 36N EST/OVESTLAT 36N NORDLAT 46N SUDLAT 46N EST/OVESTLAT 46N NORD
Ostruzione esterna GIUGNO UNI/TS 11300-1
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 5 10 15 20 25 30 35 40Angolo di altezza dell'ostacolo ()
F
a
t
t
o
r
e
d
i
r
i
d
u
z
i
o
n
e
LAT 36N SUDLAT 36N EST/OVESTLAT 36N NORDLAT 46N SUDLAT 46N EST/OVESTLAT 46N NORD
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 32
Aggetto orizzontale GENNAIO UNI/TS 11300-1
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60Angolo ()
F
a
t
t
o
r
e
d
i
r
i
d
u
z
i
o
n
e
LAT 36N SUDLAT 36N EST/OVESTLAT 36N NORDLAT 46N SUDLAT 46N EST/OVESTLAT 46N NORD
Aggetto orizzontale GIUGNO UNI/TS 11300-1
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60
Angolo ()
F
a
t
t
o
r
e
d
i
r
i
d
u
z
i
o
n
e
LAT 36N SUDLAT 36N EST/OVESTLAT 36N NORDLAT 46N SUDLAT 46N EST/OVESTLAT 46N NORD
a
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 33
Aggetto verticale GENNAIO UNI/TS 11300-1
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60Angolo ()
F
a
t
t
o
r
e
d
i
r
i
d
u
z
i
o
n
e LAT 36N SUDLAT 36N EST/OVESTLAT 36N NORDLAT 46N SUDLAT 46N EST/OVESTLAT 46N NORD
Aggetto verticale GIUGNO UNI/TS 11300-1
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60Angolo ()
F
a
t
t
o
r
e
d
i
r
i
d
u
z
i
o
n
e
LAT 36N SUDLAT 36N EST/OVESTLAT 36N NORDLAT 46N SUDLAT 46N EST/OVESTLAT46N NORD
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 34
Frangisole con pannelli fotovoltaici
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 35
Muro di Trombe
Serra
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 36
Soluzione semplice, Soluzione semplice,
poco costosa, poco costosa,
adatta per retrofit, adatta per retrofit,
basso livello di integrazione basso livello di integrazione architettonica,architettonica,
rigiditrigidit nellnellinclinazioneinclinazione
-
W. Grassi Risparmio energetico in edilizia 37
FINE PRIMA PARTE
-
Valutazione della radiazionediffusa
-
METODO DI HOTTEL PER LA RADIAZIONE DIRETTA
+=
sen
kaaHd exp10,
( )[ ]( )[ ]( )[ ]2
211
200
5,201858,02711,05,600595,05055,0
600821,04237,0
ZrkZra
Zra
k +=
+=
= ( )[ ]( )[ ]
( )[ ]22
11
200
5,2081,0249,05,6001,07678,060063,02538,0
ZrkZra
Zra
k +=
+=
=
Cielo con foschia (visibilit 5km)Cielo sereno (visibilit 23m)
Z laltitudine sul livello del mare in km, fino ad unaltezza di 2,5km, ed i coefficienti r dipendono dal tipo di clima secondo la tabella seguente:
Tabella coefficienti della formula di Hottel
1,001,011,03Inverno (latitudine media) 1,010,990,99Estate (latitudine sub artica)1,020,990,97Estate (latitudine media)1,020,980,95Tropicale
rkr1r0Clima
-
METODO DI LIU E JORDAN PER LA RADIAZIONE DIFFUSA
dex
sDD
senII
2939,0271,0, == Hottel
( )
senIsenBCI r
D0
/exp =
METODO ASHRAE PER LA RADIAZIONE DIFFUSA
-
CALCOLO DELLA RADIAZIONE INCIDENTE SU SUPERFICIE PIANA
Posizione della superficie piana, P, e dei piani della radiazione diffusa,D, e del terreno T.
i
Radiazione diffusa su piano orizzontale, D
Radiazione riflessa dal terreno, T (piano orizzontale)
P
D
T
2cos1 iF DP
+=
2cos1 iF TP
=
-
I fattori di vista fra il pannello ed il piano D e T sono rispettivamente, se i , al solito, langolo di tilt del pannello P:
2cos12cos1
iF
iF
TP
DP
=
+=
dsdsdrndd RIsen
IIw,,),(
coscos ===
Componente diretta
( ) ( )
coscoscos
coscoscoscos
+
+==
sensen
isenisensen
Rd
Fattore dinclinazione della radiazione diretta.
-
( ) ( ) ( )rsDsdsDsdr RIIII
irw
,,,,2cos1
+=+
=
DsDsDD RIiIw
,, 2cos1
=+
=
Componente diffusa
Componente riflessa
-
ab
c
1 23
Nord
Effetto della radiazione riflessa e diffusa su edifici
-
Tetto
002cos1
112cos1
==
=
==+
=
rTP
DDP
RiF
RiF
221
2cos1
21
21
2cos1
rRiF
RiF
rTP
DDP
==
=
==+
=
Pareti verticali non affacciate verso altri edifici
-
( ) ( )a
cx
xxrRxxF r
=
++=++=
233,
213 112
1121
Parete edificio 1 terreno 3
+=
+=
1111112
22,
2
12x
xrRx
xF r
Parete edificio 1 con parete affacciata edificio 3
-
00,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4c/a
Ri-j
R3-1 con r=0,10R2-1 con r=0,27R2-1 con r=0,60F3-1
Fattori di inclinazione e di vista col cielo per due palazzi affacciati
-
0,25
0,3
0,35
0,4
0,45
0,5
0,55
0,6
0 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4x=c/a
RD
RD(0,27)RD(0,60)
Figura IX - Fattore equivalente d'inclinazione della radiazione diffusa perpareti con coefficiente di riflessione 0,6 e 0,27.
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
1
CORSO 3PARTE
Pannelli solari
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
2
Incidenza sugli impieghi di energia di varie voci
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
3
Figura - Schema di un pannello solare termico piano
Assorbitore
Isolante
Vetro
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
4
,,,,,,, ),(),(),( ddvddvddvd wtwrwaw ++=
,,,,,,, )()()( DDvDDvDDvD wtwrwaw ++=
')('')('')(''infrarosso)()()(visibile
,,,
,,,
ddvddvddvd
ddvddvddvd
wtwrwaw
wtwrwaw
++=
++=
direttaradiazione
''''infrarossovisibile
,,,
,,,
DDvDDvDDvD
DDvDDvDDvD
wtwrwaw
wtwrwaw
++=
++=
diffusaradiazione
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
5
ddvddvddv
ddvddvddvdd
wtwrwa
dwtdwrdwawdw
)()()(),(),(),(
,,,
,,,,,,,
2
1
2
1
2
1
2
1
++=
=++==
dw
dwtt
dw
dwrr
dw
dwaa
d
ddv
dv
d
ddv
dv
d
ddv
dv
=
=
=
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
2
1
,
,,
,
,
,,
,
,
,,
,
),()(
),()(
),()(
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
6
La dipendenza dei coefficienti relativi alla radiazione diretta dal suo angolo di incidenza rispetto alla normale al vetro, per un vetro ordinario, mostrata in figura III. Da essa si vede come sia il coefficiente di trasmissione sia quello di riflessione si mantengano pressoch costanti per angoli di poco inferiori a 50, dopodich la trasmissione diminuisce, fino ad annullarsi per un angolo di 90, mentre il coefficiente di riflessione cresce e diviene unitario per tale valore. I valori degli stessi coefficienti per radiazione diffusa, sempre per un vetro ordinario, sono av,D=0,13, rv,D=0,14, tv,D=0,73.
Vetro ordinario
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
Angolo rispetto alla normale 8 8 8 8()
a
v
,
d
,
r
v
,
d
,
t
v
,
d
ta
r
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
7
Ovviamente la potenza (per unit di superficie) che attraversa il vetro e giunge ad incidere sullassorbitore quindi data da:
cos)(, ddv wt
mentre quella assorbita da questultimo, se aa,d il relativo coefficiente di assorbimento calcolato sullo stesso intervallo di lunghezza donda della radiazione incidente e supposto indipendente dalla sua direzione, pari a:
cos)(,, ddvda wta
Il parametro aa,dtv,d (cos come aa,Dtv,D, importante soprattutto nelle giornate nuvolose) un parametro da massimizzare. Poich la piastra assorbente ha, nellintervallo di lunghezze donda dinteresse un coefficiente di assorbimento compreso fra 0,90 e 0,95, si pu stimare un ordine di grandezza per le dette quantit: aa,dtv,d0,800,90=0,72 e : aa,dtv,d0,730,90=0,66. Si deve tenere presente che lassorbitore agisce quasi come un corpo nero, per cui si pu ritenere che aa,d=aa,D=aa.
-
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8
t v,d
w
ra,d t
v,d w
r v,d
r a,d
t v,d
w
rv,d r
a,d 2
tv,d w
r v,d
2 ra,
d2 t v
,dw
assorbitore
vetro
( )advdvda
adv
dvadda
ar
ta
rr
taatta
=
=>>=
-
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9
0,62
0,64
0,66
0,68
0,7
0,72
0,74
0,76
0,78
0,8 0,81 0,82 0,83 0,84 0,85 0,86 0,87 0,88 0,89 0,9 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95
aa
Q
u
o
t
a
d
i
e
n
e
r
g
i
a
a
s
s
o
r
b
i
t
a ( )advdva
dar
taat
=>
-
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11
Ambiente esterno
Ambiente esterno
primo vetro di copertura
secondo vetro di copertura
assorbitore
vasca di contenimento isolatapotenza utile
rifles
sioni
Te
Te
Tv1
Tv2
Ta
TI2
TI1
R1
R2
R3
R4
R5
R6
-
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12
( )( )KT
KmW
ATTAQ Cvvvevvev
16,273/1067,5
)(428
441,1,1,1,
+=
=
+=
( )( )( )( )( ) ( ) )()(
)(
1,1,
1,221,1,1,
1,242
1,1,1,1,1,
evv
ev
CvCvCvve
CvCvCvvvevvev
TTATTTT
ATTAQ
+++=
=+++=
La somma delle resistenze termiche R1+R2+R3 rappresenta la resistenza termica frontale del collettore. Per effetto della sua temperatura[1] il vetro pi esterno scambia per convezione con laria ambiente a temperatura Te e, per irraggiamento, con la volta celeste a temperatura TC. Di conseguenza la relativa potenza Qv,1 data da:
Volendo linearizzare la formula si scrive
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
13
Da cui si ricava un coefficiente di scambio globale per il primo vetro dato da
( )( )( )vev
CvCvCvvev ARTT
TT
11,
1,221,1,1,1,
1)( =
+++=
Nei casi, di nostro interesse, in cui v,1 non sia molto diverso da C, si pu anche scrivere
( )
( )2
)(4
1,
1,
1,31,1,
Cv
ev
Cvvev TT
TT
+>=
-
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14
0
1
2
3
4
5
6
7
-10 -9 -8 -7 -6 -5 -4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Temperatura cielo (C)
C
o
e
f
f
i
c
i
e
n
t
e
r
a
d
i
a
t
i
v
o
(
W
/
m
q
K
)
Temperatura vetro 20C, temp. Esterna 0C Temperatura vetro 30C, temp. Esterna 0CTemperatura vetro 40C, temp. Esterna 0C
Coefficiente di scambio radiativo verso il cielo
unemissivit del vetro pari a 0,88 , e, si possono assumere valori intorno a 20W/m2
-
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15
R2temperatura media di 10C salto di temperatura DT (C) fra i due vetri e dell a loro distanza mutua fra i vetri l (espressa in cm)
157,0
281,0
int, 613,1)10( lTCc
=
070,0
310,0
int, 14,1)10( lTCc
=
019,0
327,0
int, 82,0)10( lTCc
=Verticale
A 45 (flusso di termico verso lalto)
Orizzontale (flusso termico verso lalto)
CorrelazioneGiacitura
( )100018,01)10(int,int,
>===<
Rendimento del collettoreIl rendimento istantaneo, , del collettore definito come il rapporto fra la potenza ceduta allacqua, Qu, e la radiazione complessiva, wt, incidente sullarea captante, Ac.
La potenza utile, ceduta allacqua pu anche essere scritta come la differenza fra quella assorbita dallassorbitore e quella perduta per effetto degli scambi con lambiente esterno, sopra esaminati.
In cui il termine un coefficiente equivalente, dato dal rapporto fra la potenza complessivamente assorbita e quella totale incidente[1].
[1] Dalle relazioni scritte in precedenza si ottiene
Da cui
-
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22
( )eaaftau TTAUwAaQ >=<
( )efafta
uR TTAUwAa
QF>
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
23
Il valore di pu essere calcolato in funzione di quello ad incidenza normale (=0), ()n, con la formula:
( ) ( )
>=< 1
cos
11 0 bakaa nn
in cui il coefficiente b0 vale 0,10 per copertura ad 1 vetro e 0,17 per copertura a due vetri.
In prima approssimazione si pu ritenere, come confermato da rilevazioni sperimentali, che FR ed FRUf siano indipendenti dal rapporto (Tf-Te)/wtper cui la formula che fornisce il rendimento in funzione di questultimo parametro coincide con lequazione di una retta.
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
24
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
0 0,02 0,04 0,06 0,08 0,1 0,12
(Tf-Te)/wt (Cm 2/W)
((((
Assorbitore non selettivo, 1 vetro Assorbitore non selettivo, 2 vetriAssorbitore selettivo, 1 vetro Assorbitore selettivo, 2 vetri
-
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25
( ) ( ) ( )[ ]
( ) ( )[ ] ( ) ( )[ ]( ) ( ) ( )[ ]
( ) ( ) ( )
( ) ( )
+>
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
26
Il calcolo di (1/cos)m,n, pu essere eseguito come media dei valori trovati in corrispondenza dei valori ottenuti alle varie ore (o sottomultipli di ora)
Nel caso di pannello esposto a sud (=0) anche possibile utilizzare la formula:
( )[ ]id
nn
nnnnm
n
n+
=
=
2cos2cos21
2cos
11cos
1
,1,1,2,
,2
,1
0,951,4930,0040,0023,31166,00
0,961,4230,0040,0018,79135,00
0,971,3330,0040,009,41105,00
0,971,3130,0040,000,0081,00
0,961,4330,0040,00-13,2946,00
0,941,5930,0040,00-21,2715,00
(1/cos)m,ni () ()()Numero giorno (n)
-
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27
NORMA UNI 10349
Fornisce, per provincia il valore della radiazione media mensile diretta (simbolo adottato B) e diffusa (simbolo adottato D) per superficie unitaria piana orizzontale.Lenergia totale giornaliera media mensile captata da una superficie comunque inclinata data da:
( ) rDdt RDBDRBRE +++>>===wt,c-
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
29
Circolazione forzata
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
30
Circolazione naturale
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
31
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
32
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
33
Integrazione del solare
termico nei condomini
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
34
Integrazione del solare
termico nei condomini
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
35
Integrazione del solare
termico nei condomini
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
36
Confronto costi
0
100
200
300
400
500
600
Pannelli solari pianivetrati
Pannelli solari a tubisottovuoto
Pannelli solari scoperti
C
o
s
t
o
(
/
m
q
)
Confronto producibilit
01020304050607080
Collettore pianovetrato
Collettoresottovuoto
Colletore scoperto
l
/
m
q
g
i
o
r
n
o
Prezzi indicativi medi al metro quadro:
100/mqPannelli solari scoperti
540/mqPannelli solari a tubi sottovuoto
260/mqPannelli solari piani vetrati
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
37
Nel caso di orientamento ideale dei pannelli ( circa 30 di inclinazione, rivolti verso sud), si possono considerare dei valori di riferimento per il dimensionamento della superficie necessaria:
0,5 mq/(50 l/giorno)0,8 mq/(50 l/giorno)Sud0,7 mq/(50 l/giorno)1,0 mq/(50 l/giorno)Centro0,8 mq/(50 l/giorno)1,2 mq/(50 l/giorno)NordTubi sottovuoto
Collettori piani vetratiZone in Italia
Dimensionamento del serbatoio di accumuloIl serbatoio di accumulo serve per utilizzare lacqua calda anche in momenti in cui non c lirraggiamento. In genere i serbatoi hanno un volume di 5070 l per
ogni mq di superficie del pannello. Negli impianti in cui il serbatoio ha uno scambiatore di calore ausiliario, il volume dacqua da tenere alla temperatura
desiderata viene calcolato considerando 20 l/persona.
-
W. Grassi - Risparmio energetico in edilizia
38
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
1
Le pompe di calore Aspetti teorici Pompe di calore a compressione Pompe di calore ad assorbimento Componenti Criteri di valutazione delle prestazioni Refrigeranti Le sorgenti esterne
-
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2
condensatore
evaporatore
TC QFC
1
23
4
Motore endotermico
scambiatore B
scambiatore A
TC QMC
QM
QFTF
TC
TF
T
s
1
2
3
4
s
T
QF
QFC
QM
QMCTC
L
QMC
PQM
PQM
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
3
TC
QFC
QFTF
QM
TM
QMC
C
F
M
F
M
CM
FC
FM
M
C
C
C
F
MC
M
M
FMCMCFC
MCMFFC
C
C
F
F
M
M
C
FCMC
F
F
M
M
TTTT
QQ
COP
TT
TTQQ
TQ
TQQ
TQ
QQQQQQQQQL
TQ
TQ
TQ
TQQ
TQ
TQ
==
==
+
+==+
==
=+=+
+
1
1
11
11
0
0
Motore ideale
Pompa di calore
ideale
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
4
TC
QFC
QFTF
QMTM
QMF
Motore ideale
Pompa di calore
ideale
TB
C
F
F
M
FC
FM
M
C
C
C
F
MC
M
M
C
C
F
F
M
M
CFM
FCMFF
MFM
TTTT
TT
TTQQ
TQ
TQQ
TQ
TQ
TQ
TQ
QQQLQQQ
QLQ
=
=
=
+=+
=+
=+
+=
1
1
11
11
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
5
TC
TF
QFC
QF
condensatore
evaporatore TA
QR
QA
TR
TA = TC
G
S
A
G - GeneratoreS - ScambiatoreA - Assorbitore
S
G
A
Vapore dammoniacaSoluzione poveraSoluzione ricca
-
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6
-
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7
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
8
T Cond.
T Ev.
T
1
2
3
4
2
s
p
h
(a)
(b)
1
223
4
p Cond.
p Ev.
QC
QC
QF
QF
L
L
( )( )
( ) ( )41'2
2'23
41
'2
2'23
ssTTdsssT
QQLssTQ
TdsssTQ
EvCond
FC
EvF
CondC
++=
=+=
=
+=
.;13
41
21
23
21
41
23
hhhh
LQ
hhhh
LQ
hhLhhQ
hhQ
FC
F
C
=
=
=
=
=
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
9
p
h
1
23
4
p Cond.
p Ev.
p
h
1
2
3
4
p Cond.
p Ev.
-
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10
Te
Integrazione con altro generatore
Regolazione pompa di calore
Q
Potenza richiesta dalledificioPotenza fornita dalla pompa di calore
n1
n2
n3
-
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11
aspirazione
mandata
-
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12
compressione
Volume occupato dal fluido
aspirazione
mandata
Il fluido aspirato per effetto del moto delle due viti controrotanti si muove assialmente e viene progressivamente compresso negli spazi, via via decrescenti compresi fra i due filetti.
-
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13
-
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14
aspirazione
by pass verso laspirazione
valvola a cassettomandata
pistone
olio comando pistone
La valvola a cassetto, azionata da un pistone il cui moto comandato dal surriscaldamento allevaporatore devia una quota di gas nel by-pass, alla pressione di aspirazione, riducendo la portata da comprimere.
-
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15
VA
VNVNA VAS
pM
pA 1 2
34
1) si apre la valvola di aspirazione;1 -2) si aspira il gas fino al volume corrispondente al punto morto inferiore (PMI);2) si chiude la valvola di aspirazione;2 3) avviene la fase di compressione;3) si apre la valvola di mandata;3 -4 ) espulsione del gas dal cilindro fino al punto morto superiore (PMS);4) si chiude la valvola di mandata; 4 1) si espande il gas contenuto nel volume nocivo
-
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16
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
17
Nel compressore a vite, due viti a passo inverso e di diametro differente imboccano l'una sull'altra, in modo da creare con il corpo del compressore una cavit che progressivamente si sposta dalla zona di aspirazione a quella di mandata, diminuendo il volume, comprimendo cos il gas. Rispetto ai compressori alternativi hanno il vantaggio di una meccanica pi semplice - il moto continuo - e quindi minori sollecitazioni meccaniche. Si possono ottenere rapporti di compressione minori, ma comunque elevati (3 : 1 - 4 : 1), ed comunque possibile porre pi stadi in serie. Il rendimento meccanico superiore agli alternativi e quindi, per applicazioni medio-grandi, sono preferibili a questi ultimi.
-
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18
-
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19
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
20
Prezzo : 3.388,00
http://www.youtube.com/watch?v=dsabYhhOko0
-
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21
Copeland Scroll Compressor - YouTube.mht
-
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22
-
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23
Spirale fissa
Spirale mobile orbitante
P
P
Tasca di alta pressione
Tasca di bassa pressione
Spirale mobile(a)
(b)
(c) (d)
La spirale mobile, orbitando relativamente a quella fissa, figure (a) e (b), determina il formarsi di camere di volume sempre pi, avvicinandosi alla mandata
Condotto di mandata
-
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24
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
25
Danfoss
Zona del compressore
Zona del motore elettrico ed ausiliari
-
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26
p
h
1
23
45
67
8(A)
(B)(C)
(D)
mi
mE
mC = mimE +
6
7
3
vapore
liquido
-
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27
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
28
Q
Te
Fabbisogno utenza
B
inverno
estate
Potenza fornita dalla P.d.C.
giri al minuto
TB = Te* TB TB
Fabbisogno
utenzaFabbisogno
utenza
Fabbisogno
utenza
Potenza P.d
.C.
Potenza P.d
.C.
Potenza
P.d.C.
Potenza fonte integrativa
TP(a) (b) (c)
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
29
Te1
p
TeTe* Ti Ti
Te,k Te,k+1Tm,k
pk+1
pk
Te,k Te,k+1
pk+1
pk
p
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
30
02000400060008000
100001200014000
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19Temperatura esterna (C)
P
o
t
e
n
z
a
r
i
c
h
i
e
s
t
a
(
W
)
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
31
Sorgente esterna Sorgente interna
ariaaria
acqua
acqua
terreno
Condizione invernale
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
32
Unitesterna
Unitinterna
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
33
T
TC
S
TC2
TFTF1
TF2
TC1
Stadio 1
Stadio 2
TF1 TF1
TC1TC1
TC2 TC2
TF2 TF2
Nota Si deve inserire un espansore nello schema dimpianto, al posto della laminazione per poterlo schematizzare come reversibile.
Scambiatore intermedio.
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
34
30,622,119,4Pressione a 50C
47,746,349,9Pressione critica (bar)71,486,196,2Temperatura critica (C)
R410AR407CR22
Per classificare gli effetti ambientali nei confronti del depauperamento dellozono e del contributo alleffetto serra, che oggi sono elementi pregiudiziali per luso dei fluidi, si adottano due indici: lODP (Ozone Depletion Potential) ed il GWP (Greenhouse WarmingPotential). LODP un indice relativo riferito allR11, fluido ormai non pi utilizzato al quale si attribuisce il valore 1. Esso varia da zero, nessun effetto sullozono, al valore massimo 1. Ad esempio il valore 1 significa che 1kg di refrigerante distrugge una quantit di ozono pari a quella distrutta da un 1kg di R11.Il GWP indica il potenziale contributo alleffetto serra rispetto a quello della CO2. In genere ci si riferisce allazione compiuta in 100 anni da 1kg di anidride carbonica. Lespressione GWP100=1000 per un dato fluido, significa che esso, in 100anni, un chilogrammo di esso compie unazione pari a quella dovuta a 1000kg di CO2. Purtroppo molti dei fluidi che hanno ODP=0 presentano GWP100 alti. A scopo esemplificativo si danno i valori dei suddetti parametri per alcuni fluidi. Si nota che un fluido come lammoniaca (R717), che un fluido naturale ha ottimi valore sia di ODP sia di GWP. A causa delle sue caratteristiche essa non in genere usata per impianti di climatizzazione nelledilizia civile.
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
35
1
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
36
Gamma Sonde Geotermiche Verticali Coassiali di GEOTISGVC 40 Diam. tubo inox 40 mm - Diam. tubo PE 25 mmSGVC 50 Diam. tubo inox 50 mm - Diam. tubo PE 32 mmSGVC 60 Diam. tubo inox 60 mm - Diam. tubo PE 40 mm
GEO.TI sas Via Malogno, 13 25036 Palazzolo s/Oglio (Bs) tel/fax 0307400796 email: [email protected] www.geoti.it
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
37
Scambiatore orizzontale
Scambiatore verticale
terreno di varia natura
scavo
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
38
Materiale di riempimento (Bentonite)
Terreno
Sonda verticale
Ad una U A due U
ad U anulare
anulare
zavorra di fondo
distanziali
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
39
in serie
in parallelo
a sviluppo lineare
A A
Sez. A-A
a spirale
a canestri
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
40
via aperta
via chiusa
Percorso free cooling
Pompa di calore
esterno
interno
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
41
Verso del moto della falda
Verso del moto della falda
EV
COND
EV
COND
ESTATE
INVERNO
Pozzo inattivo
Pozzo caldo
Pozzo freddo
B
A
A
B C
C D
D
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
42
60 - 7070 -852,9Gneiss
35 - 5540 -651,7Basalto e simili
55 - 7065 -853,4Granito e simili
55 - 6565 -802,3Arenaria
45 -6055 -702,8Calcare
30 - 4035 -501,7Argilla e terriccio umido
55 - 6565 - 801,8 -2,4Ghiaia e sabbia saturi dacqua
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
43
C F H
R 134 R 134a
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
44
Vediamo rapidamente il significato delle sigle con cui essi vengono caratterizzati questi fluidi sintetici puri..Il prefisso R ovviamente indica limpiego come refrigerante ed i numero che seguono ne indicano la composizione secondo lo schema, a partire da sinistra; la prima cifra indica il numero di atomi di carbonio diminuito di 1 (01 C, 12C), [C].la seconda cifra indica il numero di atomi di idrogeno incrementato di 1 (21H, 32H) [H];la terza cifra indica il numero di atomi di fluoro [F];.Una lettera (a,b,c) che segue lultima cifra indica lisomero cui ci si riferisce,
E anche possibile che esista una data composizione, o un intervallo di essa, in cui la miscela si comporta come un fluido puro nel senso che, a pressione costante, il passaggio da liquido a vapore avviene acomposizione e a temperatura costante (glide nullo) e vengono dette azeotropiche, o quasi azeotropiche se entrambe le su menzionate grandezze si mantengono quasi costanti. In corrispondenza si puottenere sia che la temperatura di cambiamento di fase sia pi bassa di quella dei componenti e si parla di azeotropo di minima, oppure che essa sia pi alta di quella dei componenti e si usa il termine azeotropo di massima.
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
45
E anche possibile che esista una data composizione, o un intervallo di essa, in cui la miscela si comporta come un fluido puro nel senso che, a pressione costante, il passaggio da liquido a vapore avviene a composizione e a temperatura costante (glide nullo) e vengono dette azeotropiche, o quasi azeotropiche se entrambe le su menzionate grandezze si mantengono quasi costanti. In corrispondenza si pu ottenere sia che la temperatura di cambiamento di fase sia pi bassa di quella dei componenti e si parla di azeotropo di minima, oppure che essa sia pi alta di quella dei componenti e si usa il termine azeotropo di massima.
Oltre agli HFC, che sono fluidi puri, sono utilizzate miscele dei fluidi prima considerati, indicati con le serie 400 e 500. I primi si riferiscono a miscele zeotropiche ed i secondi a miscele azeotropiche. Le miscele hanno propriet derivanti dai fluidi componenti utilizzati e dalle loro rispettive concentrazioni. In generale il passaggio da liquido a vapore, se tenuto a pressione costante, avviene con un innalzamento di temperatura, detto glide, e durante il processo varia sia la composizione del liquido sia quella del vapore, finch, al completamento del cambiamento di fase anche liquido e vapore riacquistano la composizione originale. Quando una miscela si comporta nel modo su menzionato viene detta zeotropica.
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
46
TB
TA
T
AB
0%0%
100%100%
TB*Vapore (v)
Liquido (l)
Composizione della miscela
TA*
T3T2
T11
3
2 2
vapore saturo
liquido saturo
Fl2 v2 v1l3(l1,v3)
'
1
3
Figura 5.2 Cambiamento di stato liquido vapore di una miscela a due componenti
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
47
T T
AB B
A0% 0%
0% 0%100%100%100%
100%
TB
TATA
Vapore (v)Vapore (v)
Liquido (l)Liquido (l)
l + vl + v
l + vl +
v
TB
Composizione della miscela
(a1) (a2)
(a2)(a1) Azeotropo di minima Azeotropo di massima
Composizione della miscela
Figura 5.3 Cambiamento di fase liquido vapore di miscela azeotropica
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
48
a
bc
def
g
h
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
49
1
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
50
R134a costituito da un unico componente e di conseguenza, non presenta glide. Ha caratteristiche di scambio termico molto inferiori a quelle dellR22 e richiede maggiori superfici degli scambiatori di calore per un dato T e compressore pi grande,con una dimensione di macchina almeno del 30% superiore a quelle con R22, determinando maggiori costi. Pu essere considerato per applicazioni che richiedono alte temperature dellacqua (>70C) ma il COP decresce proporzionalmente allaumento della temperatura (3%/K). Viene usato con successo per la refrigerazione commerciale Nel suo campo di applicazione ha il migliore COP teorico, ma una peggiore prestazione di sistema della sua bassa capacit di scambiare calore e grandi cadute di pressione. Secondo Aermec[1]; Sembra difficile che l'HFC 134a possa affermarsi nel condizionamento dell'aria civile. Diverse e pi favorevoli sono invece le prospettive di utilizzo nelle grandi centrali frigorifere equipaggiate con compressori a vite e centrifughi che hanno utilizzato tradizionalmente R 11 ed R 12. In queste applicazioni l' R134a pu costituire una soluzione accettabile con costi di investimento contenuti e con minori requisiti di riprogettazione delle macchine. In realt, oggi, l' R 134a utilizzato sulla maggior parte dei gruppi frigoriferi centrifughi prodotti in Europa e in numerosi modelli di gruppi a vite..
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
51
R-407C una miscela di R134a, R125 e R32 (52%, 25%,23% in massa). LR407C ha prestazioni simili allR410A, ma presente il glide intorno a 5,5C. Sempre secondo Aermec A prima vista l'R 407C si presenterebbe come sostituto naturale dell' R 22 essendo, per le sue caratteristiche di funzionamento, molto simile al primo. Questa sua similitudine permette di compiere la sostituzione (per questo motivo viene definito anche fluido di "drop-in") solo con piccoli cambiamenti tecnologici, limitati essenzialmente al passaggio dal tradizionale olio minerale (MO), ad uno degli oli poliolesteri(POE) indispensabili con gli HFC. Ma a questa scelta si oppongono due fattori essenziali: ) il minor rendimento termodinamico ed energetico (rispetto a R 410A ma anche, in misura minore, rispetto a R22) l'insicurezza nel funzionamento e, particolarmente, nella manutenzione dovuta all'alto grado di frazionamento della miscela ternaria .. Nei sistemi commerciali dove si pu sfruttare il glide negli scambiatori (molti ranghi, tubo in tubo) realizzando uno scambio termico in controcorrente ) con il fluido di raffreddamento, l' R407C offre prestazioni perfettamente rispondenti alle attese. Quindi permette applicazioni di media potenza, sotto forma di gruppi refrigeratori d'acqua e condizionatori autonomi roof top..
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
52
R410A una miscela di R 32 e R 125 (al 50% in massa) con un glide trascurabile. E molto interessante per le applicazioni nelle pompe di calore. E chimicamente stabile e non infiammabile. Richiede valori che superano del 50-70% quelli usati per lR22. L R410A presenta vantaggi in termini di compattezza del sistema, defrost e reversibilit del sistema non manifestando glide. Ha unalta temperatura allo scarico perci pi interessante per applicazioni con acqua ad alta temperatura. Un COP non cos buono come quello dellR134a, ma maggiore capacit di scambiare calore e cadute di pressione minori[2].
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
53
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
54
Figura 5.4 Andamento delle pressioni di saturazione in funzione della temperatura. Come si deduce dalle curve diverse per liquido e vapore, lR407C presenta glide.
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
-20 -10 0 10 20 30 40 50 60 70 80
T (C )
p
(
k
P
a
)
pres s ione tempera tura R407C pres s ione tempera tua v apore R407Cpres s ione tempera tura R134a pres s ione tempera tu ra liqu ido R410Apres s ione tempera tura v apo re R410A
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
55
Figura 5.5. Calore latente di alcuni fluidi sintetici.
0306090
120150180210240270300330
-100 -70 -40 -10 20 50 80 110
T(C)
kJ/kg
entalpia differenziale R134a entalpia differenziale R407Centalpia differenziale R410A
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
56
0200400600800
100012001400160018002000220024002600280030003200340036003800400042004400460048005000
50 100 150 200 250 300 350 400 450(kJ/kg)
(
k
P
a
)
press ione-entalpia liquido, R407C press ione-entalpia vapore R407Cpress ione entalpia-liquido R134a press ione-entalpia vapore R134apress ione-entalpia liquido R410A press ione-entalpia vapore R410A
Figura 5.6 Regioni dei vapori saturi di alcuni refrigeranti sintetici
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
57
-20-15-10-505
1015202530354045505560657075
150 170 190 210 230 250 270 290 310 330 350 370 390 410 430 450
Entalpia differenziale (kJ/kg)
P
r
e
s
s
i
o
n
e
(
M
P
a
)
o
t
e
m
p
e
r
a
t
u
r
a
(
C
)
Figura 5.7 Andamento della curva a campana, in blu e della temperatura di saturazione per la CO2, in rosso.
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
58
0
50
100
150
200
250
300
20 21 22 24 25 26 28 30 31 33 35 37 39 41 43 45 47 50 52 55 57 60 63 66 69 72
Pressione (MPa)
E
n
t
a
l
p
i
a
d
e
i
f
f
e
r
e
n
z
i
a
l
e
(
k
J
/
k
g
)
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
T (C)
calore latente temperatura
Figura 5.8 Andamento dellentalpia differenziale e della temperatura di saturazione con la pressione per la CO2.
-
W.Grassi - Termoenergetica dell'edificio
59
0,1
10
1000
100000
10 100 1000 10000
(kJ/kg)
(kPa)
R407C R134a R410A R744 R717
Figura 5.11 Zona dei vapori saturi per i fluidi considerati
-
Ing. Daniele Testi
DESTECDipartimento di Ingegneria dellEnergia, dei
Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni
Universit di Pisa
FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA
DELLINVOLUCRO EDILIZIO NELLE STAGIONI
DI RISCALDAMENTO E RAFFRESCAMENTO
-
PROCEDURA DI CALCOLO PER IL FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA (UNI/TS 11300-1, in
accordo col D. Lgs. 115/2008)
Definizione o recupero dei dati di ingresso
Definizione dei confini delle zone climatizzate
Calcolo per mese e per zona del fabbisogno di energia termica per riscaldamento e per raffrescamento
Aggregazione dei risultati relativi a diversi mesi e zone servite dagli stessi impianti
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
DATI DI INGRESSO
Tipologia delledificiovolume lordo climatizzato
volume interno (netto): V [m3]
superficie utile (netta calpestabile): Af [m2]
superfici dei componenti dellinvolucro e della struttura edilizia: A [m2]
tipologie e dimensioni dei ponti termici
orientamenti dei componenti dellinvolucro
caratteristiche geometriche degli elementi esterni (altri edifici, aggetti, etc.)
Caratteristiche termiche e costruttive delledificiotrasmittanze dei componenti dellinvolucro: U [W/(m2K)]
capacit termiche areiche dei componenti della struttura edilizia: [kJ/(m2K)]
coefficienti di trasmissione lineare dei ponti termici: [W/(m K)]trasmittanze di energia solare dei componenti trasparenti dellinvolucro: g
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
DATI DI INGRESSO
Caratteristiche termiche e costruttive delledificio (continua)fattori di assorbimento solare delle facce esterne dei componenti opachi: sol,c
emissivit delle facce esterne dei componenti dellinvolucro: fattori di riduzione della trasmittanza dovuti a schermature mobili: Fsh
fattori di riduzione dovuti al telaio dei componenti trasparenti: 1-FF
Dati climaticimedie mensili delle temperature esterne: e [K]
irradianza solare totale media mensile sul piano orizzontale: Isol,h [W/m2]
irradianza solare totale media mensile per ciascun orientamento: Isol [W/m2]
Modalit di occupazione e utilizzo delledificiotemperatura interna di regolazione per riscaldamento: int,set,H [K]temperatura interna di regolazione per raffrescamento: int,set,C [K]
numero di ricambi daria: n [1/h]
tipo di ventilazione (aerazione, ventilazione naturale, ventilazione artificiale)
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
DATI DI INGRESSO
Modalit di occupazione e utilizzo delledificio (continua)tipo di regolazione della portata (costante, variabile)
durata del periodo di riscaldamento: NH [giorni]
durata del periodo di raffrescamento: NC [giorni]
regime di funzionamento dellimpianto di climatizzazione
modalit di gestione delle chiusure oscuranti
modalit di gestione delle schermature mobili
apporti di calore interni: Qint [kWh]
APPORTI INTERNI
- illuminazione artificiale
- apparecchiature elettriche / elettroniche
- elettrodomestici
- cottura
- occupanti
- acqua sanitaria reflua
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
ZONIZZAZIONE E ACCOPPIAMENTO TERMICO
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
ZONIZZAZIONE E ACCOPPIAMENTO TERMICO
In ununica zona termica
possono essere accorpate
tutte le porzioni di edificio
servite dallo stesso impianto
di riscaldamento o
raffrescamento ed aventi la
stessa destinazione duso.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
TEMPERATURA INTERNA
Riscaldamento
Si assume una temperatura interna costante di 20C, ad esclusione di
piscine/saune: 28C, e palestre ed edifici per attivit industriali o artigianali: 18C
(D.P.R. 412/93).
Per edifici confinanti riscaldati e per appartamenti vicini normalmente abitati si
assume una temperatura di 20C.
Per appartamenti confinanti in edifici che non sono normalmente abitati (casa
vacanze) si assume la media aritmetica tra la temperatura interna di progetto e la
temperatura esterna media annuale (UNI EN 12831).
Per la temperatura media mensile di ambienti confinanti non riscaldati (magazzini,
autorimesse, cantinati, vano scale) si usa questa formula (UNI EN ISO 13789:2008):
u = ( gn + i Hiu + e Hue ) / ( Hiu + Hue ) : apporti termici [W] ; H : coefficiente globale di scambio termico [W/K]Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
TEMPERATURA INTERNARaffrescamento
Si assume una temperatura interna costante di 26C, ad esclusione di
piscine/saune: 28C, e palestre: 24C (D.P.R. 412/93).
La temperatura degli edifici adiacenti fissata convenzionalmente a 26C.
DATI CLIMATICII dati climatici per il calcolo sia del riscaldamento, sia del raffrescamento sono
riportati nella UNI 10349.
con e,r temperatura del capoluogo, z zrdifferenza di quota tra localit e capoluogo
e gradiente verticale di temperatura, funzione della zona geografica
In particolare, per i capoluoghi di provincia italiani, sono forniti i valori medi mensili delle
temperature medie giornaliere dellaria esterna. Per le altre localit, la temperatura del
capoluogo viene corretta in funzione della differenza di altitudine e del gradiente verticale di
temperatura:
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
DURATA DELLA STAGIONE DI RISCALDAMENTOLa durata del periodo di riscaldamento dipende dalla zona climatica, che a sua volta
dipende dai gradi giorno (GG) relativi al comune in esame (D.P.R. 412/93,
revisionato dal D.P.R. 551/99).
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
DURATA DELLA STAGIONE DI RAFFRESCAMENTO
La stagione di raffrescamento il periodo durante il quale necessario un apporto
dellimpianto di climatizzazione per mantenere nelledificio una temperatura non
superiore a quella di progetto:
e,day > i,set,C Qgn,day / ( H tday )
e,day si calcola per interpolazione dei dati mensili, attribuiti al giorno 15 del mese.
DURATA DELLA STAGIONE DI RISCALDAMENTO
In alternativa, per diagnosi energetiche o previsione di consumi, si pu considerare
la stagione di riscaldamento reale, durante la quale necessario fornire calore
attraverso limpianto di riscaldamento per mantenere nelledificio una temperatura
non inferiore a quella di progetto (gli apporti termici solari sono ricavati dai valori di
irraggiamento solare giornaliero medio mensile, riportati nella UNI 10349):
e,day < i,set,H Qgn,day / ( H tday )
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA PER IL RISCALDAMENTO E IL
RAFFRESCAMENTO DELLEDIFICIO
Per ogni zona delledificio e per ogni mese vale:
QH,nd = QH,ht H,gn Qgn = ( QH,tr + QH,ve ) H,gn ( Qint + Qsol )
QC,nd = Qgn C,ls QC,ht = ( Qint + Qsol ) C,ls ( QC,tr + QC,ve )
H,gn : fattore di utilizzazione degli apporti termici
C,ls : fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
SCAMBIO TERMICO PER TRASMISSIONE
QH,tr = Htr,adj ( int,set,H e ) t + k ( Fr,k r,mn,k ) t Qsol,op
QC,tr = Htr,adj ( int,set,C e ) t + k ( Fr,k r,mn,k ) t Qsol,op
Htr,adj = HD + Hg + HU + HA
t : durata del mese in esame [h]
Htr,adj : coefficiente globale di scambio termico per trasmissione [W/K]
Fr,k : fattore di forma fra il componente edilizio e la volta celeste
r,mn,k : extra flusso termico per radiazione infrarossa verso la volta celeste [W]HD : coefficiente di scambio termico diretto verso lesterno [W/K]
Hg : coefficiente di scambio termico verso il terreno [W/K]
HU : coefficiente di scambio termico verso ambienti non climatizzati [W/K]
HA : coefficiente di scambio termico verso ambienti diversamente climatizzati [W/K]
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEComponenti opachi
Per il calcolo della trasmittanza dei componenti opachi occorre che le propriet
termofisiche dei materiali siano ricavate dai dati di accompagnamento della
marcatura CE (se disponibile) oppure dalla UNI 10351.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEComponenti opachi (continua)
Le resistenze termiche di murature e solai devono essere ricavate dai dati di
accompagnamento della marcatura CE (se disponibile) oppure dalla UNI 10355.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Componenti opachi (continua)
Le resistenze termiche superficiali (liminari: convezione e irraggiamento combinati)
e le resistenze delle intercapedini daria sono stabiliti dalla UNI EN ISO 6946.
Il flusso termico rientra nella categoria orizzontale fino ad inclinazioni di 30.
Si parla di intercapedine daria quando:
- limitata da 2 facce parallele, perpendicolari al flusso termico, con emissivit 0.8 - ha uno spessore minore del 10% delle altre 2 dimensioni e comunque < 0.3 m
- non scambia aria con lambiente interno
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEComponenti opachi (continua)
Le intercapedini possono essere non ventilate, debolmente ventilate (passaggio
daria proveniente dallambiente esterno attraverso aperture di dimensioni
comprese tra 500 mm2 e 1500 mm2 per metro di lunghezza) o fortemente ventilate.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEComponenti opachi (continua)
In assenza di dati di progetto attendibili o di informazioni precise, i valori dei
parametri termici dei componenti edilizi di edifici esistenti possono essere
determinati in funzione della tipologia edilizia e del periodo di costruzione (abaco
delle strutture edilizie: UNI/TR 11552).
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEComponenti trasparenti
La trasmittanza termica delle finestre si calcola secondo la UNI EN ISO 10077-1, che
distingue tra finestre singole, doppie e accoppiate e tiene conto delle trasmittanze
del vetro, del telaio (i dettagli si trovano nella UNI EN ISO 10077-2) e delleventuale
trasmittanza lineare (ponte termico) sul perimetro del vetro.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEComponenti trasparenti (continua)
Trasmittanza di vetri multipli:
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Componenti trasparenti (continua)
Chiusura oscurante:
fshut = 0.6 (12 ore al
giorno di chiusura)
In alternativa:
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Componenti trasparenti(continua)
In assenza di dati di progetto
attendibili o di informazioni
precise, i valori di trasmittanza
delle vetrate e dei telai possono
essere ricavati da questi
prospetti.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Ponti termici
Lo scambio termico per trasmissione attraverso i ponti termici si calcola attraverso
opportuni abachi o atlanti di ponti termici, che contengono le trasmittanze per
innumerevoli tipologie edilizie.
HD = i ( Ui Ai ) + k ( k lk ) + i j
U : trasmittanza termica del componente dellinvolucro edilizio [W/(m2K)]
A : area del componente [m2]
: trasmittanza termica lineica del ponte termico lineare [W/(m K)]
l : lunghezza del ponte termico lineare [m]
: trasmittanza termica puntuale del ponte termico puntuale [W/K]Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Ponti termici (continua)
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Ponti termici (continua)
In assenza di dati di progetto attendibili o di informazioni precise, lo scambio
termico attraverso i ponti termici pu essere determinato forfetariamente per
alcune tipologie edilizie. Le maggiorazioni si applicano alle dispersioni della parete
opaca e tengono conto anche dei ponti termici relativi ai serramenti.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Terreno
Per pavimenti e piani interrati a contatto con il terreno, la grande inerzia termica del
terreno produce flussi termici periodici collegati al ciclo annuale delle temperature
interne ed esterne.
Il flusso termico in regime stazionario rappresenta una buona approssimazione per
il flusso termico medio della stagione di riscaldamento.
Lo scambio termico verso il terreno si calcola secondo la UNI EN ISO 13370, che
considera diverse tipologie di pavimenti.
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONETerreno (continua)
In assenza di dati di progetto attendibili o di informazioni precise, il coefficiente di
scambio termico verso il terreno dato da:
Hg = A Uf btr,g
A : area del pavimento [m2]
Uf : trasmittanza termica della parte sospesa del pavimento
(tra lambiente interno e lo spazio sottopavimento) [W/(m2K)]
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONEAmbienti non climatizzati
HU = Hiu btr,x
btr,x = Hue / ( Hiu + Hue )
btr,x = ( Ti Tu ) / ( Ti Te ) Tu = Ti btr,x ( Ti Te )
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Ambienti diversamente climatizzati
Vengono trattati in maniera analoga agli ambienti non climatizzati:
HA = HiA btr,x
btr,x = ( Ti TA ) / ( Ti Te )
Extra flusso termico per radiazione IR verso la volta celeste
Il calcolo dellextra flusso per radiazione infrarossa verso il cielo effettuato
secondo la UNI EN ISO 13790:2008.
r,mn = 5 Fr Rse Uc Ac ( Te Tsky ) [W]
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
COEFFICIENTI DI SCAMBIO PER TRASMISSIONE
Extra flusso termico per radiazione IR verso la volta celeste
Per il calcolo dellextra flusso per radiazione infrarossa verso il cielo si fanno le seguenti ipotesi:
- la temperatura apparente del cielo, in C, vale:
Tsky = 18 51.6 e-Pv,ext/1000 con Pv,ext pressione parziale dal vapor dacqua
media mensile, espressa in Pa (da UNI 10349)
- il coefficiente di scambio termico esterno per irraggiamento di 5 W/(m2 K), con valori tipici di per materiali da costruzione di 0.9 e per vetri senza deposito
superficiale di 0.837
- il fattore di forma tra un componente edilizio e la volta celeste vale:
Fr = Fsh,ob,dif ( 1 + cos S ) / 2
S : angolo di inclinazione del componente sullorizzonte [rad]
Fsh,ob,dif : fattore di riduzione per ombreggiatura relativo alla sola radiazione diffusa (pari a 1 in assenza di ombreggiature da elementi esterni)
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
-
SCAMBIO TERMICO PER VENTILAZIONE
QH,ve = Hve,adj ( int,set,H e ) t
QC,ve = Hve,adj ( int,set,C e ) t
Hve,adj = a ca k ( bve,k qve,k,mn )
Hve,adj : coefficiente globale di scambio termico per ventilazione [W/K]
a : densit dellaria [kg/m3]
ca : calore specifico dellaria [J/(kg K)]
bve,k : fattore di correzione della temperatura (bve,k=1 se la temperatura dingresso pari a quella esterna, mentre bve,k1 in presenza di recupero termico dellaria di
ventilazione, pre-riscaldamento o pre-raffrescamento)
qve,k,mn : portata volumica del flusso daria [m3/s]
Ing. Daniele Testi DESTEC, Universit di Pisa
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SCAMBIO TERMICO PER VENTILAZIONEAerazione o ventilazione naturale
Per gli edifici residenziali si assume un tasso medio (minimo igienico) di
ricambio daria pari a 0.3 vol/h, mentre per tutti gli altri edifici si moltiplica
per 0.6 il tasso di ricambio ottenibile dalla UNI 10339.
Nel caso di aerazione e di ventilazione naturale non possibile determinare con certezza le portate di rinnovo. Il tasso di ricambio daria di un edificio dipende
dalle condizioni climatiche al contorno (velocit e direzione del vento e differenza di temperatura tra esterno ed interno), dalla permeabilit dellinvolucro e dal
comportamento dellutenza. I valori reali di ricambio daria possono essere notevolmente diversi da quelli assunti.
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SCAMBIO TERMICO PER VENTILAZIONE
Ventilazione meccanica a doppio flussoqve = qve,des ( 1 ve ) k
ve : fattore di efficienza del recuperatore di calore dellaria (pari a 0 se assente)
Ventilazione meccanica a semplice flusso (aspirazione)qve = qve,des k
qve,des : portata daria di progetto [m3/s]
k : coefficiente di contemporaneit di utilizzo delle bocchette aspiranti
(k=1 per sistemi a portata fissa, k=0.6 per ventilazione igro-regolabile)
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Ventilazione notturna (free-cooling)Lopzione del free-cooling pu essere considerata solo in presenza di ventilazione
meccanica, assumendo una ventilazione dalle 23:00 alle 7:00 per tutti i giorni del
periodo di raffrescamento.
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APPORTI INTERNI
Per le abitazioni occupate continuativamente e saltuariamente,
rispettivamente di categoria E.1 (1) ed E.1 (2):
int = 7.987 Af 0.0353 Af2 per Af 120 m2 e int = 450 W per Af > 120 m2
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APPORTI INTERNI
dove t la durata del mese considerato [h] e btr,l = Hue / ( Hiu + Hue )
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APPORTI TERMICI SOLARI
Occorre tener conto anche degli apporti termici dovuti alla radiazione solare
incidente sui componenti opachi dellinvolucro edilizio. In assenza di
informazioni pi precise, il fattore di assorbimento solare di una superficie
esterna opaca dipende dal suo colore:
sol,c = 0.3 per colore chiaro
sol,c = 0.6 per colore medio
sol,c = 0.9 per colore scuro
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APPORTI TERMICI SOLARIIl flusso termico di origine solare vale:
sol = Fsh,ob Asol Isol [W]
dove Fsh,ob il fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni,
Asol larea di captazione solare effettiva di una superficie con dato orientamento
e angolo dinclinazione sul piano orizzontale e Isol lirradianza solare media
mensile sulla stessa superficie
Larea di captazione solare effettiva di un componente vetrato dellinvolucro vale:
Asol,gl = Fsh,gl ggl ( 1 Ff ) Aw,p
dove Fsh,gl il fattore di riduzione degli apporti solari per effetto di schermature
mobili, Ff la frazione di area relativa al telaio e Aw,p larea del vano finestra
Larea di captazione solare effettiva di un componente opaco dellinvolucro vale:
Asol,c = sol,c Rse Uc Ac
dove Rse la resistenza termica superficiale esterna, fornita dalla UNI EN ISO 6946,
Uc la trasmittanza termica e Ac larea del componente opaco
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APPORTI TERMICI SOLARI
Componenti trasparenti
La trasmittanza di energia solare totale degli elementi vetrati vale:
ggl = ggl,n Fw
con Fw fattore di esposizione e ggl,n trasmittanza per incidenza normale
ricavata dalla tabella, in assenza di dati documentati
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APPORTI TERMICI SOLARI
Componenti trasparenti (continua)
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Fattore di esposizione, in funzione di: esposizione, mese, tipologia di vetro
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APPORTI TERMICI SOLARI
Componenti trasparenti (continua)
In assenza di dati di progetto attendibili o di informazioni precise, Ff = 0.2 e
Fsh,gl = 1 fsh,with ( 1 fgl+sh ) , con fgl+sh che si ricava dalla tabella.
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APPORTI TERMICI SOLARI
Componenti trasparenti (continua)
fsh,with la frazione di tempo in cui la schermatura solare utilizzata, pesata
sullirraggiamento solare incidente. In assenza di dati pi precisi, si utilizza la tabella.
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APPORTI TERMICI SOLARIComponenti trasparenti (continua)
Il fattore di riduzione per ombreggiatura tiene conto dellombreggiatura permanente
sullelemento vetrato da parte di altri edifici, alture, alberi, aggetti o altri elementi
dello stesso edificio. Si calcola come il prodotto dei fattori di ombreggiatura relativi
ad ostruzioni esterne, ad aggetti orizzontali e ad aggetti verticali:
Fsh,ob = Fhor Fov Ffin
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APPORTI TERMICI SOLARIComponenti trasparenti (continua)
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APPORTI TERMICI SOLARIIl prodotto tra lirradianza solare media mensile e la durata del mese restituisce
lirradiazione solare mensile, che pu essere calcolata anche moltiplicando
lirradiazione solare giornaliera media mensile per il numero di giorni del mese.
Irradianza [W/m2] e irradiazione [MJ/m2] dipendono dallorientamento e
dallangolo dinclinazione sul piano orizzontale della superficie captante.
La UNI 10349 riporta lirradiazione solare giornaliera media mensile sul piano
orizzontale per i capoluoghi di provincia, suddivisa tra le componenti di radiazione
diretta e diffusa. Nella stessa norma anche fornita, per vari orientamenti,
lirradiazione solare globale giornaliera media mensile, relativa a superfici
verticali, utilizzando un coefficiente di albedo di 0.2 (erba secca e pietrisco).
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Per le localit non capoluoghi di provincia, lirradiazione solare giornaliera media
mensile pu essere calcolata identificando 2 capoluoghi di riferimento (r1 e r2),
cio i 2 pi vicini in linea daria e sullo stesso versante geografico, e calcolando
unirradiazione media ponderata sulla base della latitudine:
: latitudine
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FATTORI DI UTILIZZAZIONE (parametri dinamici)
QH,nd = QH,ht H,gn Qgn = ( QH,tr + QH,ve ) H,gn ( Qint + Qsol )
aH,0 = 1
H,0 = 15 ore
[h]: costante di tempo termica della zona, data dal rapporto tra la capacit termica interna della zona ( Cm ) e il coefficiente globale di
scambio termico ( Htr,adj + Hve,adj )
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Riscaldamento (fattore di utilizzazione degli apporti termici)
Se H = 1
Se 0 < H < 1
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FATTORI DI UTILIZZAZIONE (parametri dinamici)
Raffrescamento (fattore di utilizzazione delle
dispersioni termiche)
Se C=1
Se 0
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CAPACIT TERMICA INTERNA
Cm si stima tramite la
UNI EN ISO 13786.
In assenza di dati di
progetto attendibili o di
informazioni precise, si
pu utilizzare la tabella.
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Prof. Ing. Daniele Testi
DESTEC
Dipartimento di Ingegneria dellEnergia, dei Sistemi, del Territorio e delle Costruzioni
Universit di Pisa
FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA DEGLI
IMPIANTI DI RISCALDAMENTO E DI
PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA
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PROCEDURA DI CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA PER IL RISCALDAMENTO (secondo norma UNI/TS 11300-2:2014)
Calcolo del fabbisogno ideale mensile di energia termica QH,nddellinvolucro edilizio, tramite norma UNI/TS 11300-1:2014
Calcolo delle perdite dei sottosistemi di emissione, regolazione, distribuzione e generazione dellimpianto di riscaldamento
Calcolo del fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari Qaux,H
Aggregazione dei dati mensili per determinare il rendimento globale medio stagionale g,H dellimpianto e il fabbisogno di energia primaria
per il riscaldamento QH,P
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CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA PER IL RISCALDAMENTO
Per ogni mese vale:
QH,P = fp,el Qaux,H + fp,x QH,nd / g,H [kWh]
fp,el = 11.6278 MWhth / TEP * 0.187 TEP / MWhel = 2.174 : fattore di conversione da energia elettrica ad energia primaria
1 TEP (Tonnellata Equivalente di Petrolio combustibile) = 41.860 GJ termici (da D.M. 20/07/2004)
1 MWh elettrico = 0.187 TEP, come indicato nella Delibera EEN 3/08dellAEEG (Autorit per lEnergia Elettrica e il Gas), sulla base del
rendimento medio del parco termoelettrico nazionale (46%)
fp,x vale 1 se il generatore di calore impiega combustibili fossili, mentre uguale a fp,el per un generatore elettrico (stufa o pompa di calore)
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CALCOLO DEL RENDIMENTO GLOBALE DELLIMPIANTO DI RISCALDAMENTO
g,H = e rg d s gn
PERDITE DEI SOTTOSISTEMI
Ql,e : perdite di emissione [kWh]Ql,rg : perdite di regolazione [kWh]Ql,d : perdite di distribuzione [kWh]
Ql,s : perdite di accumulo [kWh]Ql,gn : perdite di generazione [kWh]
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PERDITE DI EMISSIONE
Ql,e = QH,nd ( 1 e ) / e
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PERDITE DI EMISSIONE
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PERDITE DI REGOLAZIONE
Ql,rg = ( QH,nd + Ql,e ) ( 1 rg ) / rg
rg : rendimento di regolazione, funzione delle varie tipologie di regolatori associati ai vari terminali di erogazione
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PERDITE DI REGOLAZIONE
Regolazione climatica con valvola miscelatrice(pompa a valle della valvola)
Regolazione di zona con valvola deviatrice(pompa a monte della valvola)
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PERDITE DI DISTRIBUZIONE
d : rendimento di distribuzione,
funzione dellanno di costruzione
(stato di isolamento delle tubazioni), del
numero di piani delledificio e dello schema idraulico di
distribuzione
Ql,d = ( QH,nd + Ql,e + Ql,rg ) ( 1 d ) / d
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PERDITE DI DISTRIBUZIONE
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PERDITE DI DISTRIBUZIONE metodo analitico (nuove costruzioni)
Ql,d = Lw UL ( w,avg a ) krl tLw : lunghezza della tubazione [m]
UL : trasmittanza lineica della tubazione [W/(m K)]a : temperatura dellaria allesterno della tubazione [C]
w,avg : temperatura media dellacqua nel circuito [C]krl : fattore di riduzione delle perdite totali per recupero
di calore (=0.8)
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PERDITE DI GENERAZIONE
Ql,gn = ( QH,nd + Ql,e + Ql,rg + Ql,d + Ql,s ) ( 1 gn ) / gn
g : rendimento di generazione, funzione del tipo di generatore e dei coefficienti correttivi Fi
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FATTORE DI CARICO MEDIO MENSILE DEL GENERATORE
FCgn = (QH,nd + Ql,e + Ql,rg + Ql,s + Ql,d) / ( n t )
n : potenza termica nominale del generatore [kW]
RENDIMENTO GLOBALE MEDIO STAGIONALE DELLIMPIANTO DI RISCALDAMENTO
g,H = k QH,nd,k / k ( QH,nd,k / g,H,k )
k : mese k-esimo della stagione di riscaldamento
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EDIFICI PRIVI DI IMPIANTI TERMICI
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CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA UTILE PER ACQUA CALDA SANITARIA
Per ogni mese dellanno vale:
QW,nd = c VW (er O ) G [kWh]
= 1 : densit dellacqua [kg/l]c = 1.162 : calore specifico dellacqua [Wh/(kg K)]
VW : volume dacqua giornaliero richiesto [l]er = 40 : temperatura di erogazione dellacqua [C]
O : temperatura dingresso dellacqua (dallacquedotto), pari alla temperatura media annuale dellaria esterna nella localit, secondo
UNI/TS 11300-1:2014 [C]
G : numero di giorni del mese in esame
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VOLUME DACQUA GIORNALIERO RICHIESTO: ABITAZIONI
Nel caso di abitazioni:
VW = a Su + b
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VOLUME DACQUA GIORNALIERO RICHIESTO
Per le destinazioni duso non residenziali:
VW = a Nu
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CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA PER LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA
Per ogni mese dellanno vale:
QW,P = fp,el Qaux,W + fp,x QW,nd / g,W [kWh]
g,W = er d,W s,W gn,W
Rendimento di erogazione: er = 1
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CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA PRIMARIA PER LA PRODUZIONE DI ACQUA CALDA SANITARIA
Perdite di distribuzione (al netto dei recuperi):
Ql,d,W = fl,W,d QW,nd / er ( 1 frh,W,d )
Rendimento di distribuzione: d,W = QW,nd / [ er ( QW,nd / er + Ql,d,W ) ]
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PERDITE DI ACCUMULO
Ql,s,W = As s ( s a ) t / ss
AS : superficie esterna dellaccumulo [m2]
sS : spessore dello strato isolante dellaccumulo [m]
s : conducibilit termica dello strato isolante dellaccumulo [W/(m K)]a : temperatura dellaria allesterno dellaccumulo [C]
s : temperatura dellacqua nellaccumulo [C]
s,W = ( QW,nd / er + Ql,d,W ) / ( QW,nd / er + Ql,d,W + Ql,s,W )
s,W : rendimento di accumulo
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RENDIMENTO DI GENERAZIONE DEGLI SCALDA-ACQUA
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FABBISOGNO DI ENERGIA ELETTRICA PER GLI AUSILIARI DIMPIANTO
Qaux = Qaux,e + Qaux,d + Qaux,gn [kWhelettrici]
Qaux,e : fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari del sottosistema di emissione [kWh]
Qaux,d : fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari del sottosistema di distribuzione [kWh]
Qaux,gn : fabbisogno di energia elettrica per gli ausiliari del sottosistema di generazione [kWh]
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FABBISOGNO DI ENERGIA ELETTRICA PER GLI AUSILIARI DEL SOTTOSISTEMA DI DISTRIBUZIONE
Qaux,d = PO FV t
Qaux,d : fabbisogno di energia elettrica per le pompe a servizio delle tubazioni dacqua
PO : somma delle potenze elettriche nominali delle pompe [W]
FV : fattore di variazione di velocit della pompa,= 1 per pompa a velocit costante
= FCd per pompa a velocit variabile
FCd = (QH,nd + Ql,e + Ql,rg ) / ( n,e t )
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PRIORIT DI INTERVENTO DEI GENERATORI
In mancanza di condizioni specificate nel progetto, le priorit di intervento dei generatori per la produzione di energia termica utile
(riscaldamento e produzione di acqua calda sanitaria) sono:
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GENERATORI A BIOMASSE (DA UNI/TS 11300-4:2012)
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GENERATORI A BIOMASSE (DA UNI/TS 11300-4:2012)
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POMPE DI CALORE
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POMPE DI CALORE
Condizioni di prova della macchina richiesti al fabbricante secondo la UNI/TS 11300-4:2012:
PdC per riscaldamento o servizio misto
PdC per sola produzione di ACS
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POMPE DI CALORE
Caratteristica di funzionamento della PdC secondo UNI EN 14825:2012
Fabbisogno di energia termica (Carico)
Potenza termica massima erogabile dalla PdC (DC)
Carico residuo sistema di integrazione
Temperatura limite di funzionamento
Temperatura di progetto Condizioni di test della
macchina Temperatura bivalente (o
di bilanciamento)
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POMPE DI CALORE
Esempi di dati forniti dai costruttori
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POMPE DI CALORE
Esempi di dati forniti dai costruttori
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POMPE DI CALORE
Esempi di dati forniti dai costruttori
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TELERISCALDAMENTO
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TELERISCALDAMENTO
Noto Kss (dal fornitore della sottostazione), le perdite di potenza termica della sottostazione in ambiente sono date da:
Le perdite di energia in ambiente sono dunque:
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COGENERAZIONE
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Slides Grassi 2015SOLE PRIMA PARTE DEFvalutazione radiazione diffusaCORSO 3_ PARTEPDC 2013 RISP ED
Dispense Testi 2015Fabbisogni d_involucroFabbisogni d_impianto