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ECOABITA Il progetto pilota sulla certificazione energetica degli edifici Corso Certificatore Il regime estivo Dott. Ing. Roberto Capra ACER RE – UNIVERSITA.

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1 ECOABITA Il progetto pilota sulla certificazione energetica degli edifici Corso Certificatore Il regime estivo Dott. Ing. Roberto Capra ACER RE – UNIVERSITA DI FERRARA

2 Il risparmio energetico e il comfort invernale Cenni sulla UNI ISO 7730 La temperatura radiante e temperatura operante Profili di temperatura Le vetrate basso emissive Tecniche solari passive Il risparmio energetico e il comfort estivo Il decreto 192 e smi e latto di indirizzo regionale Il confort estivo Lo sfasamento e lattenuazione la norma UNI Le vetrate Il free cooling e il night cooling I cool roof Scermature solari Valutazioni numeriche con metodi di calcolo statici e dinamici: il Metaprogetto Applicazione a casi pratici di quanto esposto: edifici a basso impatto Il comfort: Argomenti trattati

3 Il comfort: Il risparmio energetico e il confort invernale

4 Introduzione impianti: La potenza media W t dispersa per trasmissione è data da: W t = Σ (U x S x (t i – t em )) [W] Dove: W t = potenza media dispersa per trasmissione, [W]; U = trasmittanza media, [W/m 2 K]; S = area della superficie disperdente, [m 2 ]; T i = temperatura interna, [°C]; T em = temperatura esterna media mensile, [°C]; Nota: si tratta dello stesso calcolo di potenza indicato nella UNI7357 che anziché essere riferito alle condizioni limite (di punta), è riferito alle condizioni medie mensili

5 Introduzione impianti: La potenza media W v dispersa per ventilazione è data da: W v = Σ (0,34 x V x n x (t i – t em )) [W] Dove: W v = potenza media dispersa per ventilazione, [W]; 0,34 = calore specifico dellaria, [W/m 3 K]; V = volume degli ambienti, [m 3 ]; N = valore medio mensile di rinnovo dellaria, [Volumi/h]; T i = temperatura interna, [°C]; T em = temperatura esterna media mensile, [°C]. Nota: si tratta dello stesso calcolo di potenza indicato nella UNI7357 che anziché essere riferito alle condizioni limite (di punta), è riferito alle condizioni medie mensili

6 Introduzione impianti: La potenza media fornita dagli apporti solari W S è data da: W s = Σ (q s x A x C i ) [W] Dove: W s = potenza fornita dagli apporti solari, [W]; q s = potenza mensile della radiazione solare differenziata per gli otto orientamenti verticali e per il piano orizzontale, [W/m 2 ]; A = area equivalente delle superfici vetrate e di quelle opache, [m 2 ]; C i = coefficienti riduttivi dovuti a schermature. Nota: si tratta evidentemente del calcolo abitualmente effettuato per valutare i carichi termici estivi secondo il metodo Carrier

7 Introduzione impianti: La potenza media fornita dagli apporti INTERNI W i è data da: W i = Σ (a x A p ) [W] Dove: W i = potenza fornita dagli apporti interni, [W]; a = potenza fornita [W/m 2 ] dagli apporti gratuiti per unità di superficie del pavimento dovuti a: - persone, - illuminazione, - apparecchi elettrici, ecc.; A p = area del pavimento [m 2 ];

8 Introduzione impianti: L energia mensile dispersa per trasmissione Q tg è data da: Q tg = W t x d m [J] Dove: Q tg = energia mensile dispersa per trasmissione, [J]; è comprensiva delle energie disperse dalle strutture: - Verso ambiente esterno Q t - Verso il terreno Q g - Verso locali adiacenti non riscaldati Q u ; d m = numero dei giorni del mese. Nota: si tratta dello stesso calcolo di potenza indicato nella UNI7357 che anziché essere riferito alle condizioni limite (di punta), è riferito alle condizioni medie mensili

9 Introduzione impianti: L energia mensile dispersa per trasmissione Q v è data da: Q v = W v x d m [J] L energia mensile dispersa per trasmissione Q v è data da: Q v = W v x d m [J] L energia mensile fornita dagli apporti interni Q i è data da: Q i = W i x d m [J]

10 Introduzione impianti: E definita come lenergia necessaria per mantenere per tutta la stagione di riscaldamento la temperatura interna dellinvolucro edilizio al valore di progetto, compensando le perdite e tenendo conto sia degli apporti interni che esterni. Per valutarla occorre intanto calcolare le perdite mensili di energia dellinvolucro edilizio Q L : Q L = Q t +Q g +Q v +Q u [J] Dove: Q L = perdite mensili di energia dellinvolucro edilizio, [J]; Q t = perdite mensili per trasmissione verso lesterno, [J]; Q u = perdite mensili per trasmissione verso locali esterno non riscaldati,[J]; Q g = perdite mensili per trasmissione verso il terreno, [J]; Q v = perdite mensili per ventilazione, [J];

11 Introduzione impianti: E, in seguito, calcolare i guadagni mensili di energia dell involucro Q G : Q G = Q s + Q i [J] dove: Q G = totale apporti mensili di energia dellinvolucro edilizio, [J]; Q s = apporti mensili dovuti allenergia solare, [J]; Q i = apporti interni, [J];

12 Introduzione impianti: Infine lenergia utile mensile per il riscaldamento dellinvolucro edilizio è data da: Q h = Q L – η x Q G [J] Dove: Q h = fabbisogno energetico utile mensile; Q L = perdite mensili di energia dellinvolucro edilizio, [J]; Q G = totale apporti mensili di energia dellinvolucro edilizio, [J]; η = fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti (compreso tra 0 e 1). Esso, funzione dellinerzia termica delledificio e del rapporto specifico tra inerzia termica e dispersioni del mese, tiene conto del fatto che non tutti gli apporti teorici sono utilizzati per il riscaldamento delledificio.

13 Introduzione impianti: Il fabbisogno stagionale di energia utile è invece dato da: Q h stagionale = ΣQ h [J] Tale dato rappresenta una caratteristica dellinvolucro edilizio quando questo è riscaldato in modo continuo.

14 Introduzione impianti : A questo punto, ipotizzando un regime di funzionamento continuo e facendo uso di opportune semplificazioni, è possibile indicare il fabbisogno di energia primaria e quindi il consumo del sistema edificio impianto per il riscaldamento invernale. Q st = Q h / η c x η e x η p x η c [J] Dove: Q st = fabbisogno di energia primaria del sistema edificio impianto per riscaldamento invernale (consumo); η g = η e x η d x η p x η c = rendimento globale medio stagionale. ηp = rendimento di produzione ηd = rendimento di distribuzione ηc = rendimento di regolazione ηe = rendimento di emissione

15 Introduzione impianti Lanalisi delle due formulazioni Q h = Q L – η x Q G [J] QL = totale perdite mensili di energia dellinvolucro edilizio, [J]; QG = totale apporti mensili di energia dellinvolucro edilizio, [J]; Q st = Σ(Q L - η x Q G )/η c x η e x η p x η c [J] Una limitazione dei consumi Q st può avvenire nei seguenti modi 1.Limitando le perdite Q L 2. massimizzando gli apporti Q G 3.Operando soluzioni progettuali che vadano ad ottimizzare uno o ciascuno dei rendimenti sopra indicati, è possibile in fase di nuova progettazione, realizzare impianti ad elevata efficienza energetica, e nel caso di impianti già esistenti, migliorare soluzioni progettuali rendendole in grado di fornire, rispetto alle situazioni pregresse, un certo risparmio energetico.

16 Comfort IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE CONVEZIONE CONDUZIONE EstateInverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25%20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione30÷40%25÷35%

17 Comfort EstateInverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25%20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione30÷40%25÷35% Le condizioni di confort ottimali si hanno quando il corpo riesce smaltire il proprio calore metabolico secondo corrette proporzioni tra i quattro modi di scambio termico uniformemente su tutto il corpo. Le proporzioni fra i quattro modi di scambio nel caso estivo sono ottimali quando la temperatura delle superfici dellaria e lumidità relativa dellambiente consentono al corpo di smaltire tutto il proprio calore metabolico secondo queste percentuali:

18 Comfort:

19 La temperatura media radiante ed operante Introduzione impianti 2:

20 La norma ISO 7730 Introduzione impianti 2: I parametri che, influenzando gli scambi termici tra individuo e ambiente, determinano le condizioni di benessere, sono quindi: 4 parametri ambientali –la temperatura dell'aria ambiente, che influenza gli scambi termici convettivi; –la temperatura media radiante, che influenza gli scambi termici radiativi; –la velocità dell'aria, che influenza gli scambio termici convettivi; –l'umidità relativa dell'aria, che influenza lo scambio evaporativo dal corpo. 2 parametri individuali –il dispendio metabolico M (correlato allattivitàsvolta) –la resistenza termica conduttiva ed evaporativa del vestiario

21 La norma ISO 7730 Introduzione impianti 2: I parametri che, influenzando gli scambi termici tra individuo e ambiente, determinano le condizioni di benessere, sono quindi: 4 parametri ambientali –la temperatura dell'aria ambiente, che influenza gli scambi termici convettivi; –la temperatura media radiante, che influenza gli scambi termici radiativi; –la velocità dell'aria, che influenza gli scambio termici convettivi; –l'umidità relativa dell'aria, che influenza lo scambio evaporativo dal corpo. 2 parametri individuali –il dispendio metabolico M (correlato allattivitàsvolta) –la resistenza termica conduttiva ed evaporativa del vestiario

22 La norma ISO 7730 Introduzione impianti 2:

23 La norma ISO 7730 Introduzione impianti 2:

24 La temperatura media radiante ed operante Introduzione impianti 2: Temperatura media radiante (TMR) E la temperatura media pesata delle temperature delle superfici che delimitano lambiente incluso leffetto dellirraggiamento solare incidente. Influisce sugli scambi per irraggiamento. Assieme alla temperatura dellaria, la TMR è il fattore che influenza maggiormente la sensazione di calore perché la radiazione che cade sulla cute ne attiva gli stessi organi sensori. Se il corpo è esposto a superfici fredde, una quantità sensibile di calore è emessa sotto forma di radiazione verso queste superfici, producendo una sensazione di freddo. Si definisce temperatura operante come la media fra la temperatura dellaria e quella media radiante proprio per valutare con un unico valore gli scambi termici per convezione e irraggiamento.

25 La temperatura media radiante ed operante Introduzione impianti 2:

26 Il COMFORT Le vetrate I parametri che sintetizzano il comportamento termico di un sistema vetrato sono la trasmittanza termica U ed il coefficiente di trasmissione solare totale (o fattore solare) g, che rappresenta il guadagno solare attraverso un sistema vetrato per unità di energia incidente, trasmesso in un ambiente in parte direttamente e in parte per assorbimento e successivo scambio per convezione e irraggiamento. TRASMITTANZA TERMICA: Ug = 1,1 W/(mq.K) FATTORE SOLARE: FS = 58%

27 Il COMFORT Le vetrate

28 Vetri basso emissivi Il COMFORT Sono così denominate le lastre di vetro per l'edilizia che presentano una faccia trattata (in genere depositi di metalli e/o ossidi di metalli) per ottenere una riflessione, verso l'interno dell'ambiente del calore irraggiato dagli elementi riscaldanti. In commercio esistono molti tipi di vetri basso emissivi diversi tra loro per il processo tecnologico di produzione, per le caratteristiche fisico-tecniche ed energetiche

29 Pellicole Il COMFORT Low-E" a bassa emissività Nuova pellicola 3M(TM) Scotchtint(TM) 3M Scotchtint "Low-E" è una pellicola in poliestere abbinata ad uno strato sottilissimo di alluminio vaporizzato, di nuova realizzazione, con brevetto di costruzione. "Low E" si applica sul lato interno del vetro ed è stata appositamente realizzata per creare un ambiente interno confortevole durante tutto l'anno: anche in prossimità di ampie superfici vetrate la pellicola "Low E" mantiene gli ambienti freschi in estate e caldi in inverno. A - pellicola propilene; B - poliestere metallizzato; C - protettivo solubile in acqua; D - rivestimento anti-abrasione; E - adesivo laminato; F - adesivo pressure sensitive; G - liner protettivo.

30 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Fare vedere la tabella del Rossi sui carichi di condizionamento

31 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT I sistemi solari passivi, in grado di raccogliere e trasportare il calore del sole con mezzi non meccanici. La radiazione solare colpisce direttamente la massa termica e l'energia viene accumulata, riducendo così le fluttuazioni di temperatura dell'aria interna.

32 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT La radiazione solare filtra dalle grandi aperture vetrate disposte a sud incidendo sulla massa termica costituita da pavimenti, muratura o solai. Le vetrate in figura hanno due comportamenti differenti: la prima consente alla radiazione solare di colpire un'area concentrata di massa termica la seconda diffonde o riflette la luce solare in modo da distribuirla su una più ampia area di massa termica Criteri di progettazione: nei climi freddi con temperatura media invernale da –7 a 0°C occorrono da 0,19 a 0,38 m 2 di superficie vetrata per ogni m 2 di superficie abitata. Si possono far sporgere dal corpo di fabbrica spazi con coperture vetrate (serre) abitabili, se comunicanti con l'edificio tramite pannellature mobili (trasparenti o no),

33 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Si possono far sporgere dal corpo di fabbrica spazi con coperture vetrate (serre) abitabili, se comunicanti con l'edificio tramite pannellature mobili (trasparenti o no),

34 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Funzionamento estivo serra

35 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Vantaggi: Il guadagno diretto è il più semplice sistema di riscaldamento solare e quindi il più facile da realizzare. In molti casi è possibile ottenere un analogo effetto ridistribuendo semplicemente le finestre l'ampia superficie vetrata non consente soltanto l'ingresso di un'elevata quantità di radiazione solare per il riscaldamento, ma permette di ottenere un elevato standard di illuminazione naturale assieme ad un migliore rapporto visuale con l'esterno le vetrate possono essere a doppio o a triplo vetro ( che garantisce un K fino a 0,71 W/m 2 K ) il sistema può essere considerato uno dei metodi meno dispendiosi per il riscaldamento solare degli ambienti

36 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Difetti: grandi aree vetrate possono produrre abbagliamento di giorno e una perdita di privacy di notte la radiazione ultravioletta contenuta nella radiazione solare può degradare tessuti e fotografie per raggiungere un elevato risparmio energetico sono necessarie ampie superfici vetrate e quindi grandi masse termiche per attenuare le variazioni di temperatura: queste masse possono essere costose, se non hanno funzioni strutturali anche con una massa termica adeguata si possono avere fluttuazioni della temperatura diurna intorno ai 10°C l'isolamento notturno dell'apertura solare è sicuramente necessario per i climi più freddi e questo può risultare costoso e difficoltoso

37 Il comfort: Il risparmio energetico e il confort estivo

38 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

39 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

40 Comfort IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE CONVEZIONE CONDUZIONE EstateInverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25%20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione30÷40%25÷35%

41 Comfort EstateInverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25%20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione30÷40%25÷35% Le condizioni di confort ottimali si hanno quando il corpo riesce smaltire il proprio calore metabolico secondo corrette proporzioni tra i quattro modi di scambio termico uniformemente su tutto il corpo. Le proporzioni fra i quattro modi di scambio nel caso estivo sono ottimali quando la temperatura delle superfici dellaria e lumidità relativa dellambiente consentono al corpo di smaltire tutto il proprio calore metabolico secondo queste percentuali:

42 Comfort:

43 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

44 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT DLGS 192 Interventi per il controllo del surriscaldamento estivo 1-Massa superficiale pareti e coperture maggiore di 230 kg/m2 2-Efficaci elementi di schermatura delle superfici vetrate ( esterni o interni) 3-Ottimizzare la ventilazione naturale 4-Eventuale ventilazione meccanica

45 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Il D.Lgs. 311/06 prevede, per alcune condizioni climatiche, la verifica di un requisito minimo di massa superficiale dei componenti opachi o, in alternativa, lutilizzo di tecnologie e materiali innovativi che permettano di contenere le oscillazioni della temperatura degli ambienti in funzione dellirraggiamento solare. Più precisamente al comma 9 lettera b dellallegato I del D.Lgs. 311/06, nelle zone climatiche A, B, C, D ed E, nelle località dove il valore medio mensile dellirradianza sul piano orizzontale Im,s, nel mese di massima insolazione è maggiore o uguale a 290 W/m2, si prescrive che la massa superficiale Ms delle pareti opache, verticali, orizzontali e inclinate, sia superiore a 230 kg/m2, intonaci esclusi. Per quanto riguarda lutilizzo di tecnologie e materiali alternativi al rispetto del valore limite della massa superficiale delle pareti opache, il decreto precisa che in tal caso debba essere prodotta: unadeguata documentazione e certificazione delle tecnologie e dei materiali che ne attesti lequivalenza con le predette disposizioni.

46 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

47 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

48 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : INERZIA TERMICA Il COMFORT

49 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Con le suddette premesse, la trasmittanza termica periodica Yie, riferita ad un periodo di 24 ore, è lindice più idoneo in quanto è : · il parametro di riferimento introdotto dalla norma UNI EN ISO 13786:2005 · il parametro già utilizzato nella norma UNI per il calcolo della temperatura estiva degli ambienti climatizzati · il parametro che permette al progettista la scelta tra agire sullisolamento o sulla massa La trasmittanza termica periodica Yie è data da: Y ie = f x U W/m2 K dove il fattore di decremento f è riferito ad una sollecitazione armonica con periodo di 24 ore. Il riferimento - in base al Dlgs 311/06 - è rappresentato da una struttura omogenea con massa areica di 230 kg/m2 e trasmittanze U pari ai valori limite previsti, con relativa tolleranza, per la zona climatica D per lanno 2006, rispettivamente per le coperture e per le pareti opache. Adottando la metodologia di calcolo nella norma UNI EN ISO 13786:2005, la trasmittanza termica periodica Yie che si ottiene è rispettivamente di 0,198 W/m2 K per le strutture verticali opache e 0,162 W/m2 K per le strutture orizzontali opache.

50 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Per il rispetto dei valori di Yie su riportati, si possono adottare due metodologie di calcolo: · Una basata su un procedimento semplificato, tabellare, che associa alla massa della struttura il valore di trasmittanza. Rispetto alla precedente metodologia di calcolo viene trascurata la massa del materiale isolante. · Laltra metodologia è basata su un procedimento, che restituisce il valore esatto di trasmittanza periodica della chiusura e il relativo spessore di isolante da utilizzare. Tale metodo che si basa su un calcolo reiterato considera anche la massa dellisolante.

51 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

52 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

53 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

54 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT F

55 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

56 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Atto di indirizzo regionale: sfasamento 8

57 Vetri a controllo solare Il COMFORT SC-Coefficiente-shading Rapporto percentuale fra la radiazione solare globalmente trasmessa dalla vetrata e quella globalmente trasmessa da un vetro monolitico chiaro di spessore 3 mm. Il coefficiente shading di un vetro chiaro - spessore 3 mm. è quindi pari a100. Sussiste inoltre la relazione: SC= g/0,87

58 Il COMFORT Vetri selettivi Lastra di vetro ricotto chiaro resa riflettente e bassoemissiva mediante deposito di più strati di ossidi metallici e metalli ottenuto per polverizzazione catodica sotto vuoto spinto in campo elettromagnetico di elevate densità. Sono vetri che servono a ottimizzare la climatizzazione degli edifici.

59 Vetri a controllo solare Il COMFORT Sono così denominate le lastre di vetro per l'edilizia che presentano una facciata opportunamente trattata (in genere depositi di metalli e/o ossidi di metalli) per ottenere da essa una riflessione selettiva predeterminata dell'irraggiamento solare. In commercio esistono molti tipi di vetri riflettenti tra loro diversificati sia per il processo tecnologico di produzione, sia per le caratteristiche fisico-tecniche ed energetiche Vengono impegati per il controllo dell'irraggiamento solare (luce e calore) nelle costruzioni adibite ad uso pubblico e commerciale. Questa funzione viene esplicata "riflettendo" in modo selettivo parte dell'irraggiamento solare per evitare che sotto forma di luce o di calore esso entri all'interno dell'ambiante vetrato.

60 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT SUD E SUD-EST: GRANDI APERTURE PROTETTE DA CORRETTI SPORTI DI GRONDA O SCHRMI SOLARI POSIZIONATI ORIZZONTALMENTE NORD: CHUSUSRE VERTICALI ALTAMENTE ISOLANTI E POCHE APERTURE DI PICCOLE DIMENSIONI EST: APERTURE ANCHE GRANDI CONTROLLATE DA FRANGISOLE VERTICALI OVEST: RIDOTTE APERTURE O ALTA PROTEZIONE COSTITUITA DA SCHERMI SOLARI VERTICALI O ALBERATURE A FOGLIA CADUCA CHIUSURA SUPERIORE: ELEVATA CAPACITÀ ISOLATE (TIPO TETTO VERDE O TETTO A VASCA) CHIUSURA INFERIORE: ELEVATA CAPACITÀ ISOLANTE E IMPERMEABILIZZANTE (FRENO ALLUMIDITÀ DI RISALITA DEL TERRENO

61 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

62 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Tetto verde della biblioteca dellUniversità Tecnologica di Delft - Olanda

63 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

64 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

65 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

66 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

67 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

68 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

69 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

70 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

71 Cool roof Il COMFORT Un cool roof, in italiano tetto freddo, è un tetto contraddistinto da un valore elevato dellalbedo, cioè della capacità di riflettere lirradiazione solare incidente, combinato con un elevato valore dellemissività nellinfrarosso, che consente al tetto di restituire allatmosfera, mediante irraggiamento termico, la maggior parte della frazione assorbita dellirradiazione solare.

72 Cool roof Il COMFORT

73 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

74 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

75 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT

76 IL metaprogetto Il COMFORT La progettazione è un processo interattivo costituito dallindividuazione di problematiche, dalla generazione di idee e dalla previsione e valutazione di performance. Previsioni non accurate possono condurre ad edifici che si comportano peggio di quanto atteso, oppure fabbricati che si comportano come previsto ma contraddistinti da scarse prestazioni. Le performance degli edifici possono essere previste sia utilizzando specifici codici di conformità (per esempio norme UNI e software derivati) sia sviluppando modelli virtuali che riproducono in modo quantitativo un sistema reale senza che esso sia realmente costruito. Il rispetto dei codici di conformità non implica necessariamente che le soluzioni adottate siano le migliori possibili, E stato dimostrato che ladozione di modelli virtuali in fase meta progettuale in fase può migliorare la performance energetica a tal punto da superare oltre il 50% i requisiti di conformità e ridurre addirittura i costi iniziali.

77 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Metodi di calcolo -metodo dinamico (tipicamente step orario) -metodo quasi stazionario (tipicamente un mese o per la stagione) Il metodo quasi-stazionario utilizza i fattori di utilizzazione: per il riscaldamento: si considera lapporto solare ed interno; per il raffrescamento: contributo per trasmissione e ventilazione (decremento del carico) contributo solare e dei carichi interni Codici di calcolo dinamico: TRANSYS, ENERGY PLUS

78 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Fare vedere la tabella del Rossi sui carichi di condizionamento

79 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT 1.Orientamento delledificio e forma: preferibilmente in direzione E-W con superfici vetrate esposte a Sud e riduzione delle aperture a Nord, forma allungata lungo lasse E-W; 2.Superfici vetrate: il più possibili ampie a sud, con apposite schermature mobili per ridurre i contributi della radiazione solare estiva, piccole vetrate a nord a ovest ed ad est vetrate con elevato fattore di shading 3.Muri massivi: con una inerzia termica che permetta laccumulo ed il rilascio di calore in tempi differenziati nellarco del ciclo giorno/notte;

80 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT riscaldamento delledificio, soprattutto nei climi freddi, attraverso l'accumulo, la distribuzione e la conservazione dell'energia termica solare. Al fine di raggiungere questo scopo, le principali tecniche passive possono prevedere luso di: muri termoaccumulatori (massa termica) di un ottimo isolamento di sistemi di preriscaldamento dell'aria ??? di superfici vetrate esposte a Sud, come serre addossate all'edificio

81 Il diagramma psicrometrico Introduzione impianti 2: Temperatura aria bulbo secco Tbs (°C) È la temperatura misurata da un comune termometro a bulbo. La misura di tale temperatura è assolutamente indipendente dallumidità relativa (U.R.) dellaria; sul diagramma psicrometrico la scala delle temperature a bulbo secco è indicata sullasse orizzontale. Umidità specifica X (g/Kg) Come è stato detto, laria che ci circonda è una miscela di aria secca e vapore dacqua; ebbene, lumidità specifica indica quanti grammi di vapore acqueo sono presenti in ogni kg di aria secca. Sul diagramma psicrometrico lumidità specifica è indicata sullasse verticale posto sul lato destro.

82 Il diagramma psicrometrico Introduzione impianti 2: Umidità relativa U.R. (%) La quantità di vapore acqueo che può essere contenuto in un kg di aria secca non è illimitata: oltreuna certa quantità il vapore aggiunto condensa sotto forma di minute goccioline (effetto nebbia). Lumidità relativa non è altro che la percentuale di vapore contenuto nellaria in rapporto alla massima quantità in essa contenibile alla data temperatura. Esempio: 1kg di aria alla temperatura a bulbo secco pari a 20°C può al massimo contenere 14.7g di vapor dacqua (eventuale vapore aggiunto andrebbe a condensare); pertanto, la miscela costituita da 1kg di aria secca e da 14.7g di vapore acqueo ha, alla temperatura di 20°C, unumidità relativa pari al 100% (condizioni di saturazione); alla stessa temperatura, se in 1kg di aria secca ci fossero 7.35g di vapore (cioè la metà della massima quantità di vapore miscibile a 20°C), la miscela si troverebbe ad unumidità relativa del 50%:

83 Il diagramma psicrometrico Introduzione impianti 2: Lumidità relativa dellaria è strettamente legata alla temperatura di bulbo secco: a parità di grammi di vapore acqueo contenuti nel kg di aria secca, lumidità relativa aumenta al diminuire della temperatura; il motivo è il seguente: minore è la temperatura dellaria, minore è la miscibilità del vapore acqueo nellaria stessa (molto suggestiva in tal senso è la similitudine con lo zucchero del caffè: più il caffè è freddo, minore è la quantità di zucchero che in esso si può sciogliere). Temperatura di rugiada E la temperatura alla quale il vapor dacqua condensa

84 Il diagramma psicrometrico LUMIDITA RELATIVA Introduzione impianti 2:

85 Modalità di scambio termico del corpo umano IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE CONVEZIONE CONDUZIONE

86 Introduzione impianti 2 Corso Progettista, I° edizione Dett. impiantistici, R. Capra 27/10/2007 I PARAMETRI CHE INFLUENZANO IL CONFORT ESTIVO: TEMPERATURA (calore sensibile) UMIDITA RELATIVA (%) (calore latente) VELOCITA DELLARIA PUREZZA DELLARIA ABITI Le condizioni di comfort sono rappresentate da quellinsieme di parametri fisici e ambientali che portano al benessere delluomo inteso come linsieme dei valori dei parametri fisici che mantengono i parametri biologici ai valori ottimali con il minimo sforzo da parte dellindividuo.

87 Introduzione impianti 2: La climatizzazione dellaria prevede una serie di trattamenti che hanno come fine quello di ottenere nellambiente climatizzato condizioni ottimali di temperatura ed umidità. Tali trattamenti fanno riferimento ad aria che, nelle applicazioni tipiche del condizionamento, può essere considerata come una miscela binaria di gas perfetti: aria secca e vapor dacqua. Sulla base di studi e ricerche eseguite, si è individuata la zona del benessere relativamente alle condizioni dellaria nellambiente occupato. In particolare, si è visto che il sistema di termoregolazione dellorganismo umano trova il suo equilibrio ideale quando in ambiente le condizioni termoigrometriche assumono valori entro intervalli ben definiti: Naturalmente, il benessere ottimale si ottiene anche tenendo nella giusta considerazione la velocità e la purezza dellaria.

88 Introduzione impianti 2: Corso Progettista, I° edizione Dett. impiantistici, R. Capra 27/10/2007 LA DEFINIZIONE DI IMPIANTO DI CLIMATIZZAZIONE E VENTILAZIONE : Insieme di apparecchiature con la quale si opera sulle seguenti variabili ambientali, mantenendo i loro valori entro determinati parametri durante tutto il periodo dellanno: 1)temperatura (calore sensibile) 2)Umidità (calore latente) 3)qualità dellaria 4)Velocità dellaria

89 Introduzione impianti 2: Corso Progettista, I° edizione Dett. impiantistici, R. Capra 27/10/2007 Riscaldamento se operano solo sulla temperatura invernale termoventilazione se controllano temperatura inv. e qualita dellaria Completi se controllano tutti e 3 i parametri Raffrescamento se operano su temperatura e umidità (latente e sensibile) Completi se controllano tutti e tre i parametri invernale Estivo

90 IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE: Introduzione impianti 2:

91 IMPIANTI ad ACQUA Il fluido termovettore è acqua che viene riscaldata o raffreddata ed inviata alle unità terminali (fan coil, pavimenti radianti). Per il sistema a fan coil durante il periodo estivo lacqua deve essere a temperatura talmente bassa da agire sullumidità dellaria. La temperatura ambiente viene ben controllata ma lumidità e controllata in maniera poco precisa.

92 Introduzione impianti 2: Frigoriferi

93 Introduzione impianti 2: Il sistema di distribuzione (tubazioni ed isolamento) Rif 04: Doc. tubazioni

94 Introduzione impianti 2: I ventil convettori (fan coil) CALDO/FREDDO [1]

95 Introduzione impianti 2: REGOLAZIONE Workstation Supervision and Control System HMI Interface 1 UTA 1 UTA 2 UTA 3 POMPE PRIMARIE/SECON DARIE PLC HARDWIRED I/O

96 Introduzione impianti 2: SLPIT E MULTISLPIT

97 Introduzione impianti 2: IMPIANTI ad ARIA Il fluido termovettore è aria captata dallesterno o ricircolata dallinterno, trattata allinterno di una unità di trattamento (UTA o ventilante), e quindi immessa in ambiente o direttamente o attraverso una canalizzazione dedicata e delle bocchette mandata. Laria viene quindi ripresa tramite delle bocchette di ripresa e viene espulsa e/o fatta ricircolare. Controllo preciso temperatura e umidità..

98 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO L'aria si trova normalmente nel periodo estivo a una temperatura e a una umidità relativa superiori a quelli che determinano il benessere. E' pertanto necessario sottoporre l'aria a trattamenti che conseguono l'obiettivo di diminuire sia lumidità che t. Allo scopo si può ipotizzare di attuare i seguenti trattamenti:

99 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO raffreddamento a umidità specifica costante (1 – 2); deumidificazione lungo la linea di saturazione con temperatura decrescente (2 – 3); eventuale post – riscaldamento per raggiungere, a umidità specifica costante, la desiderata temperatura finale (3 – 4).

100 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO

101 Introduzione impianti: TRATTAMENTO INVERNALE L'aria si trova a temperatura e titolo y inferiori a quelli che determinano il benessere. E' pertanto necessario sottoporre l'aria a trattamenti che danno luogo ad un incremento sia di t che di y. Allo scopo vengono attuati i seguenti trattamenti:

102 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO riscaldamento a y costante (1 –2); umidificazione adiabatica (2 –3) con raffreddamento della miscela; post – riscaldamento a y costante (3 – 4).

103 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO

104 Introduzione impianti: IMPIANTO A TUTTARIA Nota: nell UTA è ricompresso il ventilatore di mandata

105 Introduzione impianti:

106 Parziale ricircolo

107 Introduzione impianti: Parziale ricircolo

108 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO

109 Introduzione impianti: TRATTAMENTO ESTIVO

110 Introduzione impianti:

111 Introduzione impianti 2: IMPIANTI MISTI ARIA-ACQUA In questo caso abbiamo una tipologia che comprende sia gli impianti ad acqua che ad aria. Limpianto ad acqua controlla la temperatura (sensibile) e limpianto ad aria umidità e qualità (latente). Ottimo controllo temperatura e umidità. Per i sistemi radianti la temperatura dellacqua deve essere superiore a quella di rugiada per evitare la condensa, lumidità deve essere trattata con dei deumidificatori con eventuale rinnovo aria.

112 Introduzione impianti 2: Il soffitto radiante Soffitto radiante Soffitto radiante costituisce un ottimo coibente

113 : Il COMFORT CASO 1CASO 2 Un individuo posto in un locale non climatizzato ha difficolt à ad equilibrare il suo metabolismo perch è si riducono fortemente gli scambi per conduzione, per convezione e per irraggiamento. Il ritmo respiratorio ed il battito cardiaco vengono accellerati per aumentare l evaporazione polmonare, le ghiandole sudoripare aumentano la secrezione del sudore. EVAPORAZIONE 85% CONDUZIONE 1% CONVEZIONE 5% IRRAGGIAMENTO 9% Se l ambiente viene climatizzato mediante l immissione di aria fredda la situazione migliora in quanto aumentano gli scambi per convezione [e per evaporazione]. Si ottengono però squilibri tra le temperature, ed elevate velocit à localizzate dell aria ambiente che possono provocare disturbi all organismo. Lo scambio termico non avviene con le giuste proporzioni. Gli ambienti possono risultare rumorosi. EVAPORAZIONE 35% CONDUZIONE 1% CONVEZIONE 55% IRRAGGIAMENTO 9% Con la climatizzazione per IRRAGGIAMENTO si abbassano le temperature dell ambiente tramite l abbassamento della temperatura superficiale del soffitto o delle pareti. Si ottiene cos ì una notevole uniformit à delle temperature e corrette proporzioni tra gli scambi termici corpo/ambiente. Non si ha aria fredda in movimento, l ambiente è silenzioso. EVAPORAZIONE 30% CONDUZIONE 1% CONVEZIONE 30% IRRAGGIAMENTO 39%

114 Introduzione impianti 2: Ventilazione a dislocamento Ventilazione ad elevata efficienza permette Il 50% di risparmio di energia

115 Introduzione impianti: Impianto ad aria

116 Introduzione impianti: Impianto ad aria

117 Introduzione impianti: Impianto ad aria con recupero

118 Documentazione tecnica Tratta dai cataloghi: Aermec FCC- planterm Viessmann Caleffi Grundfoss Siemens Aldes Clivet Chillichemie Pacetti Riello Climaveneta ETA caldaie Mitsubischi Grundfos

119 Documentazione tecnica Trattta dai cataloghi: METRA ETA Pacetti CLIVET Climaveneta REX


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