CARICHI TERMICI
DI PROGETTO
Francesco Mancini
Università La Sapienza di Roma
[email protected]
www.ingenergia.it
2
Introduzione
Il comfort termoigrometrico dipende da numerosi fattori, tra cui la temperatura e
l’umidità relativa dell’ambiente interno:
• nella stagione invernale, il valore della temperatura interna di progetto è fissato e
vale 20°C, mentre l’umidità relativa deve mantenersi intorno al valore del 50%;
• nella stagione estiva, il valore della temperatura interna di progetto è fissato e
vale 26°C, mentre l’umidità relativa deve mantenersi intorno al valore del 50%.
Qsol
Qve
Qint
Qint
Qint
Qtr
È facile immaginare che, in presenza della condizioni climatiche tipiche invernali
o estive ed in assenza di un impianto di riscaldamento o raffrescamento, ben
2
difficilmente si possano raggiungere e mantenere le condizioni di comfort indicate.
Calcolo del carico termico invernale di progetto
3
Carico termico invernale: potenza termica sensibile che l’edificio, in precisate
condizioni, solitamente indicate come condizioni di progetto, disperde verso
l’ambiente esterno.
La conoscenza di questa grandezza consente di dimensionare un impianto di
riscaldamento, grazie al quale sarà raggiunta e mantenuta la giusta temperatura.
QH,nd
QH,imp
QH ,imp QH ,nd
Il carico termico è variabile nel tempo: ai fini dell’equilibrio tra i due termini, anche
la potenza erogata dall’impianto dovrà essere variabile.
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico invernale di progetto
4
QH,sol
QH,ve
QH,int
QH,int
QH,int
QH ,nd QH ,tr QH ,ve QH ,int QH ,sol
QH,tr
-
flusso scambiato con l’ambiente esterno per trasmissione attraverso l’involucro
edilizio QH,tr()
flusso scambiato con l’ambiente esterno per ventilazione attraverso l’involucro
edilizio QH,ve()
flussi termici dovuti a sorgenti interne all’edificio, quali persone, lampade e
apparecchiature QH,int()
apporti termici solari QH,sol()
Tutti i flussi energetici sono variabili nel tempo, in funzione di condizioni
climatiche variabili e di modalità di occupazione parimenti variabili.
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico invernale di progetto
QH,sol
QH,ve
QH,int
QH,int
QH,int
QH ,nd QH ,tr QH ,ve QH ,int QH ,sol
QH,tr
• Il calcolo del carico termico invernale è finalizzato al dimensionamento di un
impianto di riscaldamento
• Si è soliti utilizzare una convenzione dei segni per cui hanno segno positivo i
termini che producono una diminuzione di temperatura dell’ambiente interno
• I primi due termini dell’equazione precedente hanno pertanto un segno positivo,
mentre gli ultimi due hanno un segno negativo
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
5
Calcolo del carico termico invernale di progetto
T
Tmin
QH,nd
giorni
Qmax
giorni
Seguendo la ciclicità annuale dei dati
climatici, il valore del carico termico
parte da zero all’inizio della stagione
di riscaldamento, cresce fino ad
arrivare ad un massimo nel pieno
della stagione fredda, iniziando poi a
decrescere fino ad arrivare a zero al
termine
della
stagione
di
riscaldamento.
• Il carico termico invernale è la potenza termica che deve essere erogata
dall’impianto di riscaldamento per mantenere la temperatura di progetto.
• Con l’obiettivo di mantenere sempre (in ogni condizione) la temperatura
di progetto, ai fini del dimensionamento dell’impianto di riscaldamento, è
necessario considerare la peggiore condizione che l’impianto sarà
chiamato ad affrontare, andando a individuare il valore massimo della curva
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
6
Calcolo del carico termico invernale di progetto
7
QH ,nd QH ,tr QH ,ve QH ,int QH ,sol
La prima semplificazione riguarda gli
apporti delle sorgenti interne e della
radiazione solare; possono essere
trascurati, costituendo un ausilio
aleatorio
all’azione
dell’impianto
(carichi termici gratuiti).
QH ,nd QH ,tr QH ,ve
La seconda semplificazione riguarda la
temperatura esterna: è sempre più bassa
di quella interna e può essere assunta
costante, pari al valore più basso che si
incontra nell’anno. Tale temperatura è
detta temperatura esterna di progetto.
QH ,nd QH ,tr QH ,ve
Carico termico invernale per trasmissione
8
QH ,tr U j A j T j k Lk Tk
j
k
1. pareti che confinano con l’ambiente esterno, per le quali T=Ti-Te
2. pareti che confinano con locali non riscaldati, per le quali T=Ti-Tnr
3. pareti che confinano con il terreno, per le quali valgono le considerazioni esposte
a proposito del calcolo della trasmittanza
4. pareti che confinano con ambienti a temperatura prefissata, per le quali T=Ti-Tf
5. pareti che confinano con ambienti interni, ugualmente riscaldati, per cui T=0
Descrizione della struttura
Parete con isolamento dall’esterno (a cappotto) senza aggetti/balconi e
ponti termici corretti
Parete con isolamento dall’esterno (a cappotto) con aggetti/balconi
Parete omogenea in mattoni pieni o in pietra (senza isolante)
Parete a cassa vuota con mattoni forati (senza isolante)
Parete a cassa vuota con isolamento nell’intercapedine (ponte termico
corretto)
Parete a cassa vuota con isolamento nell’intercapedine (ponte termico non
corretto)
Pannello prefabbricato in calcestruzzo con pannello isolante all’interno
Maggiorazione
per ponti
termici
5
15
5
10
10
20
30
Carico termico invernale per ventilazione
QH ,ve minf c p Ti Te
minf
n V
3600
-
9
minf è la portata in massa di aria che entra negli ambienti
riscaldati per infiltrazione [kg/s];
cp è il calore specifico a pressione costante dell’aria [J/kgK]
La portata in massa di aria esterna può essere valutata ipotizzando:
• un numero di ricambi orari per infiltrazione pari a 0,3 h-1 per edifici con infissi nuovi
• oppure pari a 0,5 h-1 per edifici con infissi vecchi
Si ricordi che il numero n di ricambi orari rappresenta il rapporto tra il volume d’aria
rinnovato in un’ora e il volume dell’ambiente considerato
Nel caso di ambienti pressurizzati (portata di mandata superiore alla portata di ripresa
dell’ambiente, ottenuta grazie ad un impianto di ventilazione meccanica) si può porre
minf = 0, semplificando ulteriormente il calcolo
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Considerazioni sulla ventilazione naturale
• La qualità dell’aria rappresenta un requisito essenziale per il comfort ed è ottenuta
ventilando con aria esterna
• Le sole infiltrazioni possono essere sufficienti; in alcuni casi si tende a progettare
opportunamente le aperture dell’edificio al fine agevolare il ricambio
• La ventilazione ottenuta è naturale perché generata da cause naturali, ma non è
affatto gratuita: alla portata d’aria che entra naturalmente è associato un carico
termico, talvolta anche molto importante
• Nel valutare la convenienza di sistemi di ventilazione naturale degli edifici è bene
tenere presente che l’alternativa rappresentata da sistemi di ventilazione meccanica
con recupero di calore è spesso più conveniente dal punto di vista energetico ed è
sicuramente più efficace ai fini del comfort.
• Dal punto di vista energetico:
• nel pieno della stagione invernale meglio la ventilazione meccanica
• con temperature più miti meglio la ventilazione naturale
• Dal punto di vista dell’efficacia considerare:
• velocità dell’aria eccessiva e correnti d’aria
• collocazione della presa d’aria esterna
• filtrazione
Calcolo del carico termico estivo di progetto
11
Carico termico estivo: potenza termica che l’edificio, in precisate condizioni,
solitamente indicate come condizioni di progetto, riceve dall’ambiente esterno
(carico esogeno) e dalle sorgenti di calore interne (carichi endogeni).
La conoscenza di questa grandezza consente di dimensionare un impianto di
raffrescamento, per raggiungere e mantenere la giusta temperatura.
QC,nd
QC,imp
QC ,imp QC ,nd
Il carico termico è variabile nel tempo: ai fini dell’equilibrio tra i due termini, anche
la potenza erogata dall’impianto dovrà essere variabile.
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico estivo di progetto
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QC,sol
QC,ve
QC,int
QC,int
QC,int
QC ,nd QC ,int QC ,sol QC ,tr QC ,ve
QC,tr
• flussi termici dovuti a sorgenti interne all’edificio, quali persone, lampade e
apparecchiature (QC,int)
• apporti termici solari (QC,sol)
• flusso scambiato con l’ambiente esterno per trasmissione attraverso l’involucro
edilizio (QC,tr)
• flusso scambiato con l’ambiente esterno per ventilazione attraverso l’involucro
edilizio (QC,ve)
Tutti i flussi energetici sono variabili nel tempo, in funzione di condizioni
climatiche variabili e di modalità di occupazione parimenti variabili.
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Calcolo del carico termico estivo di progetto
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QC,sol
QC,ve
QC,int
QC,int
QC,int
QC ,nd QC ,int QC ,sol QC ,tr QC ,ve
QC,tr
• Il calcolo del carico termico estivo è finalizzato al dimensionamento di un
impianto di raffrescamento
• Si è soliti utilizzare una convenzione dei segni per cui hanno segno positivo i
termini che producono un incremento della temperatura dell’ambiente interno
• I primi due termini dell’equazione precedente hanno pertanto un segno positivo,
mentre gli ultimi due possono avere un segno positivo o negativo a seconda delle
condizioni climatiche
• Nessuna semplificazione:
o tutti i termini devono essere considerati
di Università
tutti i ditermini
è necessario valutare l’andamento in funzione del tempo
F. Mancini, o
Sapienza
Roma
Calcolo del carico termico estivo di progetto
Metodo dei fattori di accumulo
QC,sol
QC,ve
QC,int
QC,int
QC,int
QC,tr
14
• Un metodo semplificato, che consente
un’applicazione manuale attraverso
grafici e tabelle, è il metodo dei fattori
di accumulo
• calcolare il carico termico sensibile QC,nd
di un ambiente in regime continuo, con
un valore costante della temperatura
interna e utilizzando il principio della
sovrapposizione degli effetti
QC ,nd QC ,tr QC ,ve QC , sol QC ,int
• Illuminazione
• Persone
• Apparecchiature
QC ,nd QC ,tr QC ,ve QC ,sol QC ,ill QC , p QC ,app
Q
h Q h Q h QC ,sol h QC ,ill h QC , p h QC ,app h
C ,nd Sapienza C
,tr
C ,ve
F. Mancini,
Università
di Roma
E’ sufficiente
una
soluzione ad intervalli
orari
• diventa h
Accumulo e trasmissione di calore - Parete opaca reale
15
carico termico
• Parete con tanta inerzia: sensibile solo al valore medio dell’oscillazione
• Parete senza inerzia: segue l’andamento della temperatura esterna
• Il comportamento delle pareti reali (comunemente impiegate in edilizia) è
intermedio rispetto a quelli esposti.
• Lo scambio di calore fra interno ed esterno è funzione di un valore intermedio
delle differenze di temperature fra i due casi limite esaminati
carico istantaneo
carico effettivo per parete leggera
massa frontale 150 kg/m2
carico effettivo per parete media
massa frontale 490 kg/m2
carico effettivo per parete pesante
massa frontale 730 kg/m2
tempo
Il valore intermedio della differenza di temperatura (fra la temperatura fittizia al sole
e quella ambiente) è la differenza di temperatura equivalente necessaria al calcolo
del flusso termico attraverso la parete.
Dipende dall’inerzia termica della parete, dalle condizioni climatiche esterne,
dall’irraggiamento solare, dalle proprietà radiative della parete e dal coefficiente di
adduzione esterna.
Carico termico per trasmissione attraverso la
porzione opaca dell’involucro edilizio
16
Per trattare la trasmissione del calore attraverso la porzione opaca dell’involucro
edilizio, viene utilizzato il concetto delle differenze di temperatura equivalenti Teq,
al fine di utilizzare le stesse semplici espressioni del regime stazionario
d
QC ,tr , o h U j Aj Teq , j (h)
j 1
I valori delle differenze di temperature equivalenti sono tabulati:
• per pareti e coperture
• in funzione della massa frontale delle pareti, dell’ora del giorno e dell’esposizione della
parete.
Si definisce massa frontale la grandezza:
n
mf j s j
j 1
F. Mancini, Sapienza Università di Roma
Carico termico per trasmissione attraverso la
porzione opaca dell’involucro edilizio
mf
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24
kg/m2
100 -0,3 -1,4 -1,9 -2,5 -1,4 2,5 8,1 11,9 12,5 13,1 10,2 7,4 6,9 6,4 6,9 7,4 7,4 7,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8
300 1,9 0,8 0,2 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -1,4 2,5 13,1 11,9 10,8 8,1 5,3 5,8 6,4 6,9 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 4,2 3
NE
500 3,6 3 3 2,5 2,5 1,9 1,3 1,9 1,9 1,9 5,3 8,5 8,1 7,4 6,4 5,3 5,8 6,4 6,4 6,4 5,8 5,3 4,7 4,2
700 4,7 4,7 4,2 3,6 3,6 2,5 2,5 3 3 3 3 3 5,3 7,4 8,5 7,4 6,4 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3 5,3
100 -0,3 -0,8 -1,4 -1,9 -1,9 0,2 9,2 16,4 18,1 19,7 19,2 17,4 10,8 6,4 6,9 7,4 7,4 7,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8
300 1,9 1,3 0,2 0,2 -0,3 -0,8 -0,8 -0,3 11,3 16,4 16,9 16,9 10,2 7,4 6,9 6,4 6,9 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 4,2 2,5
E
500 4,7 4,2 3,6 3,6 3 2,5 2,5 3 4,2 7,4 10,8 13,1 13,6 13,1 10,8 9,7 8,5 7,4 7,4 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3
700 6,9 6,9 6,4 6,4 6,4 5,8 5,3 5,3 4,7 4,2 4,7 5,3 8,1 9,7 10,2 9,7 9,2 8,5 7,4 6,4 6,9 7,4 7,4 7,4
100 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -1,4 5,3 3 6,9 10,2 14,1 14,7 15,2 14,1 13,1 10,2 8,5 8,1 7,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8
300 2,5 1,9 1,3 1,3 0,8 0,2 0,2 -0,3 6,9 10,8 13,1 15,2 14,1 13,6 11,3 9,7 8,1 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 4,2 3
SE
500 4,7 4,7 4,2 4,2 3,6 3,6 3,6 3 3 3 5,8 8,5 9,2 9,7 10,2 9,7 8,5 7,4 6,9 6,4 5,8 5,3 5,3 5,3
700 5,8 5,8 5,3 5,3 4,7 4,7 4,2 4,2 4,2 4,2 3,6 3 5,8 7,4 8,1 8,5 9,7 8,5 8,1 7,4 6,9 6,4 6,4 6,4
100 0,2 0,2 -0,3 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -2,5 0,2 1,9 7,4 11,9 14,7 16,4 15,2 14,1 10,8 8,5 6,4 5,3 3,6 3 1,3 0,8
300 0,8 0,2 0,2 -0,3 -0,8 -0,8 -1,9 -2,5 -1,9 -1,4 3,6 6,4 10,8 13,1 13,6 14,1 12,5 10,8 8,1 6,4 5,3 4,2 3 1,9
S
500 4,2 3,6 3 3 2,5 1,9 1,9 0,8 0,8 0,8 1,3 1,9 4,1 6,4 8,1 8,5 9,7 9,7 8,1 7,4 5,8 5,3 4,7 4,2
700 5,3 4,7 4,7 4,2 3,6 3,6 3 3 2,5 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 3,6 5,3 6,9 7,4 8,1 8,5 8,5 7,4 6,4 5,3
100 0,2 0,2 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -2,5 -2,5 -1,4 -0,3 1,9 3 10,2 14,1 18,6 21,9 22,5 23,1 16,4 13,1 6,4 3 1,9 0,8
300 2,5 1,9 1,9 1,3 1,3 0,8 0,2 -0,3 -0,3 -0,3 0,2 0,8 4,2 6,4 13,1 17,5 19,2 19,7 19,2 18,6 10,8 5,3 3,6 3
SW
500 5,3 4,7 4,7 4,2 3,6 3,6 2,5 3 2,5 1,9 2,5 3 3,6 4,2 6,4 7,4 10,2 11,9 12,5 13,1 12,5 11,9 8,1 5,3
700 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 4,2 3,6 3 3 3 3,6 4,2 4,7 5,3 8,1 9,7 10,2 10,8 6,9 4,2
100 0,2 -0,3 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -1,9 -2,5 -1,4 -0,3 1,3 3 7,4 10,8 17,5 21,9 24,7 26,3 18,6 11,9 7,4 4,2 2,5 0,8
300 2,5 1,9 1,3 1,3 0,8 0,8 0,2 -0,3 -0,3 -0,3 0,8 1,9 3,6 5,3 10,2 14,1 18,6 21,9 22,5 19,7 15,2 8,5 5,3 3
W
500 6,4 5,8 5,3 4,7 4,2 3,6 3,6 3 3 3 3 3 3,6 4,2 5,3 6,4 9,2 10,8 13,6 15,2 14,7 14,1 10,2 7,4
700 10,8 9,7 8,5 8,1 6,9 6,4 5,8 5,3 4,7 4,2 4,2 4,2 4,7 5,3 5,3 5,3 5,8 6,4 7,4 8,5 11,3 11,9 12,5 11,9
100 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -1,4 -1,9 -2,5 -2,5 -1,4 -0,3 1,3 3 5,3 6,4 10,2 13,1 18,1 21,9 20,3 18,6 9,7 3 1,9 0,8
300 1,9 1,3 0,2 -0,3 -0,8 -1,4 -1,9 -2,5 -1,9 -1,4 -0,3 0,8 3 4,2 5,3 6,4 11,3 16,4 16,9 17,5 11,3 6,4 4,2 3
NW
500 3,6 3,6 3 3 2,5 2,5 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 1,9 2,5 3 4,7 6,4 9,1 10,8 11,3 11,9 7,4 4,2
700 8,5 6,9 5,8 5,3 4,7 4,2 3,6 3 3 3 3 3 3 3 3 3 3,6 4,2 4,7 5,3 7,4 9,7 10,2 10,8
100 -0,3 -0,8 -0,8 -1,4 -1,4 -1,9 -1,9 -2,5 -1,9 -1,4 0,2 1,9 4,2 5,3 6,4 7,4 6,9 6,4 5,3 4,2 3 1,9 0,8 -0,3
N
300 0,8 0,2 -0,3 -0,8 -1,4 -1,9 -1,9 -2,5 -1,9 -1,4 -0,8 -0,3 1,3 3 4,2 5,3 5,8 6,4 6,4 6,4 5,3 4,2 3 1,9
oppure
500 di1,3
1,3 0,8 0,8 0,2 0,2 0,2 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 0,2 0,8 1,3 1,9 2,5 2,5 2,5 4,2 3,6 3 2,5 1,9
F. Mancini, Sapienza
Università
Roma
in ombra
700 1,9 1,3 0,8 0,8 0,2 0,2 0,2 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 -0,3 0,2 0,8 1,3 1,9 2,5 3 3,6 4,2 3,6 3
Esp.
17
Carico termico per trasmissione attraverso la
porzione trasparente dell’involucro edilizio
18
• Porzione trasparente: venendo meno gli effetti di inerzia ed essendo
decisamente più rilevante il contributo della radiazione solare, si preferisce
considerare separatamente il carico termico per trasmissione (qui di seguito) ed il
carico termico dovuto alla radiazione solare (altro termine separato)
• Massa frontale bassa e effetti di inerzia termica estremamente limitati
• Le pareti vetrate, sottoposte ad una sollecitazione termica ciclica, hanno un
comportamento molto simile a quello delle pareti senza inerzia: seguono
fedelmente la sollecitazione esterna ed il flusso termico dipende dalla differenza
istantanea fra la temperatura esterna e interna (Teff, detta anche differenza di
temperatura effettiva).
n
n
j 1
j 1
QC ,tr,v h U j Aj Te h Ti U j Aj Teff h
Te h Tmax F h Tmax
-
Tmax è la temperatura massima giornaliera dell’aria esterna;
Tmax è l’escursione giornaliera massima della temperatura
dell’aria esterna;
F(h) è il fattore di distribuzione della temperatura
UNI 10349 riporta i dati climatici
Carico termico estivo dovuto alle infiltrazioni o
alla ventilazione
19
• Formulazione analoga a quella vista per la stagione invernale, adattata alla
stagione estiva, che prevede un calcolo orario
QC ,ve h minf ca Te h Ti minf ca Teff h
• Rispetto all’inverno, merita un approfondimento il confronto tra sistemi di
ventilazione (naturale o meccanica), limitatamente agli aspetti energetici,
rimanendo valide le considerazioni sviluppate in merito all’efficacia
1.
In estate la differenza tra la temperatura dell’aria esterna e quella dell’aria
interna è più contenuta; diminuisce, quindi, il periodo di convenienza della
ventilazione meccanica con recupero rispetto alla ventilazione naturale
2.
Di notte la temperatura esterna è minore della temperatura interna: momento
ottimale per la ventilazione naturale o meccanica degli ambienti, con una doppia
utilità, sia per la diluizione degli inquinanti sia per il raffrescamento
dell’edificio (free cooling notturno). Questa opportunità, in genere, non viene
colta, coincidendo con il periodo di non occupazione di molti edifici: ciò
costituisce spesso un grossolano errore nella gestione energetica dell’edificio.
Carico termico per radiazione solare attraverso
la porzione trasparente dell’involucro edilizio
20
carico termico
• Il carico termico dovuto alla radiazione solare è molto importante,
rappresentando in molti casi il maggiore dei contributi al carico termico estivo
• La radiazione solare che entra attraverso le superfici trasparenti viene assorbita
dalle pareti che circondano l’ambiente interno, per le quali si avrà un incremento
di temperatura; allorché la temperatura di queste supera quella dell’aria ambiente,
una parte del calore assorbito viene trasferito all’ambiente circostante
calore accumulato
carico istantaneo
carico effettivo
La capacità dell’ambiente di
immagazzinare
il
calore
è
responsabile
della
mancata
coincidenza tra l’apporto di calore
istantaneo e il carico termico reale
che deve essere compensato
dall’impianto di raffrescamento.
tempo
Carico termico per radiazione solare attraverso
la porzione trasparente dell’involucro edilizio
21
La valutazione degli effetti di inerzia (dell’ambiente e non della parete) viene
effettuata con un fattore di accumulo f’b, funzione dell’esposizione della superficie
trasparente, della presenza di schermi, della massa media dell’ambiente e del regime
di funzionamento dell’impianto
QC ,sol h QC ,sol,max f 'b (h)j
f
j 1
QC ,sol,max I sol,max SV CS f h fV
• Isol,max è la radiazione specifica massima
trasmessa dal vetro semplice di riferimento, in
funzione dell’esposizione, della latitudine e del
mese;
• SV è la superficie della finestra considerata;
• CS è il coefficiente di shading del vetro
considerato;
• fh è un coefficiente che tiene conto del tipo di
telaio;
• fV è la frazione di finestra che risulta soleggiata.
Carico termico per radiazione solare attraverso
la porzione trasparente dell’involucro edilizio
nd
d
mm
m
j 1
f ,j
S j 0,5 m f , j S j
j 1
Sp
Tabella per il calcolo
del fattore di accumulo
-
22
prima sommatoria estesa alle superfici dell’ambiente
verso l’esterno, valutate con massa frontale mf intera;
seconda sommatoria estesa alle superfici rivolte verso
ambienti interni, valutate con metà massa frontale
vetri non schermati o con schermi esterni
vetri schermati o con tapparelle
mm
Esp.
6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
[kg/m2]
730 0,34 0,42 0,47 0,45 0,42 0,39 0,36 0,33 0,30 0,29 0,26 0,25 0,59 0,67 0,62 0,49 0,33 0,27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,20 0,17
NE 490 0,35 0,45 0,50 0,49 0,45 0,42 0,34 0,30 0,27 0,26 0,23 0,20 0,59 0,68 0,64 0,52 0,35 0,29 0,24 0,23 0,20 0,19 0,17 0,15
150 0,40 0,62 0,69 0,44 0,48 0,34 0,27 0,22 0,18 0,16 0,14 0,12 0,62 0,80 0,75 0,60 0,37 0,25 0,19 0,17 0,15 0,13 0,12 0,11
730 0,36 0,44 0,50 0,53 0,53 0,50 0,44 0,39 0,36 0,34 0,30 0,28 0,51 0,66 0,71 0,67 0,57 0,40 0,29 0,26 0,25 0,23 0,21 0,19
E
490 0,34 0,44 0,54 0,58 0,57 0,51 0,44 0,39 0,34 0,31 0,26 0,24 0,52 0,67 0,73 0,70 0,58 0,40 0,29 0,26 0,24 0,21 0,19 0,16
150 0,36 0,56 0,71 0,76 0,70 0,54 0,39 0,28 0,23 0,18 0,15 0,12 0,53 0,74 0,82 0,91 0,65 0,43 0,25 0,19 0,16 0,14 0,11 0,09
730 0,34 0,37 0,43 0,50 0,54 0,58 0,57 0,55 0,50 0,45 0,41 0,37 0,20 0,42 0,59 0,70 0,74 0,71 0,61 0,48 0,33 0,30 0,26 0,24
SE 490 0,29 0,33 0,41 0,51 0,58 0,61 0,61 0,56 0,49 0,44 0,37 0,33 0,18 0,40 0,57 0,70 0,75 0,72 0,63 0,49 0,34 0,28 0,25 0,21
150 0,14 0,27 0,47 0,64 0,75 0,79 0,73 0,61 0,45 0,32 0,23 0,18 0,09 0,35 0,61 0,78 0,86 0,82 0,69 0,50 0,30 0,20 0,17 0,13
730 0,47 0,43 0,42 0,46 0,51 0,56 0,61 0,65 0,66 0,65 0,61 0,54 0,28 0,25 0,40 0,53 0,64 0,72 0,77 0,77 0,73 0,67 0,49 0,31
S
490 0,44 0,37 0,39 0,43 0,50 0,57 0,64 0,68 0,70 0,68 0,63 0,53 0,26 0,22 0,38 0,51 0,64 0,73 0,79 0,79 0,77 0,65 0,51 0,31
150 0,28 0,19 0,25 0,38 0,54 0,68 0,78 0,84 0,82 0,76 0,61 0,42 0,21 0,29 0,48 0,67 0,79 0,88 0,89 0,83 0,56 0,50 0,24 0,16
730 0,51 0,44 0,40 0,37 0,34 0,36 0,41 0,47 0,54 0,57 0,60 0,58 0,31 0,27 0,27 0,26 0,25 0,27 0,50 0,63 0,72 0,74 0,69 0,54
SW 490 0,53 0,44 0,37 0,35 0,31 0,33 0,39 0,46 0,55 0,62 0,64 0,60 0,33 0,28 0,25 0,23 0,23 0,35 0,50 0,64 0,74 0,77 0,70 0,55
150 0,48 0,32 0,25 0,20 0,17 0,19 0,39 0,56 0,70 0,80 0,79 0,69 0,29 0,21 0,18 0,15 0,14 0,27 0,50 0,69 0,82 0,87 0,79 0,60
730 0,56 0,49 0,44 0,39 0,36 0,33 0,31 0,31 0,35 0,42 0,49 0,54 0,63 0,31 0,28 0,27 0,25 0,24 0,22 0,29 0,46 0,61 0,71 0,72
W 490 0,60 0,52 0,44 0,39 0,34 0,31 0,29 0,28 0,33 0,43 0,51 0,57 0,67 0,33 0,28 0,26 0,24 0,22 0,20 0,28 0,44 0,61 0,72 0,73
150 0,77 0,56 0,38 0,28 0,22 0,18 0,16 0,19 0,33 0,52 0,69 0,77 0,77 0,34 0,25 0,20 0,17 0,14 0,13 0,22 0,44 0,67 0,82 0,85
730 0,49 0,44 0,39 0,36 0,33 0,30 0,28 0,26 0,26 0,30 0,37 0,44 0,68 0,28 0,27 0,25 0,23 0,22 0,20 0,19 0,24 0,41 0,56 0,67
NW 490 0,54 0,49 0,41 0,35 0,31 0,28 0,25 0,23 0,24 0,30 0,39 0,48 0,71 0,31 0,27 0,24 0,22 0,21 0,19 0,18 0,23 0,40 0,58 0,70
150 0,75 0,53 0,36 0,28 0,24 0,19 0,17 0,18 0,17 0,30 0,50 0,66 0,82 0,33 0,25 0,20 0,18 0,15 0,14 0,13 0,19 0,41 0,64 0,80
730 0,75 0,75 0,79 0,83 0,84 0,86 0,88 0,88 0,91 0,92 0,93 0,93 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96 0,96
N
490 0,81 0,84 0,86 0,89 0,91 0,93 0,93 0,94 0,94 0,95 0,95 0,95 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98 0,98
150 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00
Carico termico estivo per illuminazione
artificiale
23
carico termico
• Le considerazioni effettuate a proposito del carico termico per radiazione solare
rimangono valide anche per la valutazione del carico termico connesso
all’illuminazione artificiale degli ambienti.
• Il meccanismo di scambio termico è il medesimo e sono gli stessi parametri ad
influenzare lo sfasamento tra il carico istantaneo prodotto dalle lampade ed il
carico termico, con qualche piccola differenza.
calore accumulato
carico istantaneo
carico effettivo
accensione luci
spegnimento luci
tempo
24
Carico termico estivo per illuminazione
artificiale
Il fattore di accumulo
dipende
dalla
massa
media delle strutture, dal
tipo di corpi illuminanti e
dall’orario di accensione
mm
[kg/m2]
730
Fluorescenti esposte
490
150
730
Fluorescenti incassate,
490
Incandescenti esposte
150
730
Incandescenti o fluorescenti
490
con estrazione
150
Lampade
0
0,63
0,57
0,42
0,69
0,58
0,4
0,75
0,68
0,34
Numero di ore dal momento dell’accensione
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10
0,9 0,91 0,93 0,93 0,94 0,95 0,95 0,95 0,96 0,96
0,89 0,91 0,92 0,94 0,94 0,95 0,95 0,96 0,96 0,97
0,86 0,91 0,93 0,95 0,97 0,98 0,98 0,99 0,99 0,99
0,86 0,89 0,9 0,91 0,91 0,92 0,93 0,94 0,95 0,95
0,85 0,88 0,88 0,9 0,92 0,93 0,94 0,94 0,94 0,95
0,81 0,88 0,91 0,93 0,96 0,97 0,97 0,98 0,99 0,99
0,79 0,83 0,84 0,86 0,88 0,89 0,91 0,91 0,93 0,93
0,77 0,81 0,84 0,86 0,88 0,89 0,89 0,92 0,93 0,93
0,72 0,82 0,87 0,89 0,92 0,95 0,95 0,97 0,98 0,98
Destinazione del locale o attività svolta
QC ,ill h QC ,ill,max f ' 'b (h)j
L
j 1
Depositi, corridoi, zone di sosta temporanea
Lavorazioni grossolane a mano
Lavorazioni su macchine utensili, laboratori
Uffici, sale disegno, supermercati, lavori di
precisione
Lavori di precisione, esame dei colori, meccanica
fine
Lavori di estreme precisione
Attività particolari (interventi operatori, ecc.)
Livello di
illuminamento
[lux]
100
300
500
750
11
0,37
0,36
0,26
0,50
0,48
0,35
0,75
0,72
0,52
Potenza elettrica installata
[W/m2]
Lampade a
Lampade
incandescenza fluorescenti
2025
48
6075
1020
100200
1224
1530
1000
-
2040
1500
2000
-
3060
4080
Legame doppio degli impianti di illuminazione con i consumi energetici
dell’edificio: una lampada accesa genera consumi direttamente per il suo
funzionamento e indirettamente per il raffrescamento degli ambienti.
Carichi termici estivi per sorgenti interne diverse 25
dall’illuminazione artificiale
• Per sorgenti interne diverse dall’illuminazione si intendono tutte quelle sorgenti
interne all’edificio che trasmettono calore all’ambiente prevalentemente per
convezione.
• Si tratta delle apparecchiature e delle persone
• Il calcolo è estremamente semplice, limitandosi alla sommatoria delle potenze
delle diverse sorgenti, ora per ora.
app
QC ,app h qC ,app,k (h)
k 1
p
QC , p h qC , p, j (h)
j 1
Legame doppio delle apparecchiature con i consumi energetici dell’edificio:
un’apparecchiatura accesa genera consumi direttamente per il suo funzionamento e
indirettamente per il raffrescamento degli ambienti.
Carichi termici estivi per sorgenti interne diverse 26
dall’illuminazione artificiale
Macchine del caffè da ufficio (grande)
Macchine del caffè da ufficio (piccola)
Lavastoviglie (per 100 piatti all’ora)
Riscaldatore a immersione (per litro)
Riscaldatore (per chilogrammo all’ora di cibo)
Carrello servizio cibi caldi (per litro)
Friggitrice (per chilogrammo olio)
Banco surgelati aperto, ad un piano (per metro di banco)
Banco surgelati aperto, a due piani (per metro di banco)
Banco gelati aperto (per metro di banco)
Banco carni aperto, ad un piano (per metro di banco)
Banco latticini aperto, a più piani (per metro di banco)
Tipo di attività
Seduti a riposo
Lavoro leggero (uffici)
Persone in piedi (centro commerciale)
Lavoro leggero (industrie)
Camminare (5 km/h)
Ballare moderatamente
Lavoro pesante (industrie)
Potenza
totale
105
130
145
220
290
250
430
T=20°C
sens. lat.
75 30
80 50
85 60
105 115
135 155
115 135
180 250
totale
1500
750
400
50
200
50
1500
sensibile
1000
500
350
40
190
45
1400
latente
500
250
50
10
10
5
100
-40
-150
-70
-70
-200
T=24°C T=26°C T=28°C
sens. lat. sens. lat. sens. lat.
70 35 65 40 55 50
70 60 65 65 55 75
75 70 65 80 55 90
85 135 70 150 60 160
110 180 105 185 80 210
100 150 80 170 65 185
150 280 145 285 135 295
Per persone di sesso maschile moltiplicare per 1,07 - Per persone di sesso femminile dividere per 1,07
