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 comfort: Argomenti trattati
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 l’atto di indirizzo regionale Il confort estivo Lo sfasamento e l’attenuazione la norma UNI 13876 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

3 Il comfort: Il risparmio energetico e il confort invernale

4 Wt= Σ (U x S x (ti – tem)) [W]
Introduzione impianti: La potenza media Wt dispersa per trasmissione è data da: Wt= Σ (U x S x (ti – tem)) [W] Dove: Wt = potenza media dispersa per trasmissione, [W]; U = trasmittanza media, [W/m2K]; S = area della superficie disperdente, [m2]; Ti = temperatura interna, [°C]; Tem = 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 4

5 Wv= Σ (0,34 x V x n x (ti – tem)) [W]
Introduzione impianti: La potenza media Wv dispersa per ventilazione è data da: Wv= Σ (0,34 x V x n x (ti – tem)) [W] Dove: Wv = potenza media dispersa per ventilazione, [W]; 0,34 = calore specifico dell’aria, [W/m3K]; V = volume degli ambienti, [m3]; N = valore medio mensile di rinnovo dell’aria, [Volumi/h]; Ti = temperatura interna, [°C]; Tem = 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

6 Introduzione impianti:
La potenza media fornita dagli apporti solari WS è data da: Ws = Σ (qs x A x Ci) [W] Dove: Ws = potenza fornita dagli apporti solari, [W]; qs = potenza mensile della radiazione solare differenziata per gli otto orientamenti verticali e per il piano orizzontale, [W/m2]; A = area equivalente delle superfici vetrate e di quelle opache, [m2]; Ci = coefficienti riduttivi dovuti a schermature. Nota: si tratta evidentemente del calcolo abitualmente effettuato per valutare i carichi termici estivi secondo il metodo Carrier 6

7 Introduzione impianti:
La potenza media fornita dagli apporti INTERNI Wi è data da: Wi = Σ (a x Ap) [W] Dove: Wi = potenza fornita dagli apporti interni, [W]; a = potenza fornita [W/m2] dagli apporti gratuiti per unità di superficie del pavimento dovuti a: persone, illuminazione, apparecchi elettrici, ecc.; Ap = area del pavimento [m2]; 7

8 Introduzione impianti:
L’ energia mensile dispersa per trasmissione Qtg è data da: Qtg= Wt x dm [J] Dove: Qtg = energia mensile dispersa per trasmissione, [J]; è comprensiva delle energie disperse dalle strutture: Verso ambiente esterno Qt’ Verso il terreno Qg’ Verso locali adiacenti non riscaldati Qu; dm = 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 8

9 Introduzione impianti:
L’ energia mensile dispersa per trasmissione Qv è data da: Qv = Wv x dm [J] L’ energia mensile dispersa per trasmissione Qv è data da: Qv = Wv x dm [J] L’ energia mensile fornita dagli apporti interni Qi è data da: Qi = Wi x dm [J] 9

10 Introduzione impianti:
E’ definita come l’energia necessaria per mantenere per tutta la stagione di riscaldamento la temperatura interna dell’involucro 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 dell’involucro edilizio QL: QL = Qt+Qg +Qv+Qu [J] Dove: QL = perdite mensili di energia dell’involucro edilizio, [J]; Qt = perdite mensili per trasmissione verso l’esterno, [J]; Qu = perdite mensili per trasmissione verso locali esterno non riscaldati,[J]; Qg = perdite mensili per trasmissione verso il terreno, [J]; Qv = perdite mensili per ventilazione, [J]; 10

11 Introduzione impianti:
E, in seguito, calcolare i guadagni mensili di energia dell’ involucro QG: QG = Qs+ Qi [J] dove: QG = totale apporti mensili di energia dell’involucro edilizio, [J]; Qs = apporti mensili dovuti all’energia solare, [J]; Qi = apporti interni, [J]; 11

12 Introduzione impianti:
Infine l’energia utile mensile per il riscaldamento dell’involucro edilizio è data da: Qh = QL – η x QG [J] Dove: Qh = fabbisogno energetico utile mensile; QL = perdite mensili di energia dell’involucro edilizio, [J]; QG = totale apporti mensili di energia dell’involucro edilizio, [J]; η = fattore di utilizzazione degli apporti gratuiti (compreso tra 0 e 1). Esso, funzione dell’inerzia termica dell’edificio 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 dell’edificio. 12

13 Introduzione impianti:
Il fabbisogno stagionale di energia utile è invece dato da: Qh stagionale = ΣQh [J] Tale dato rappresenta una caratteristica dell’involucro edilizio quando questo è riscaldato in modo continuo. 13

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. Qst = Qh / ηc x ηe x ηp x ηc [J] Dove: Qst = fabbisogno di energia primaria del sistema edificio impianto per riscaldamento invernale (consumo); ηg = ηe x ηd x ηp x ηc = rendimento globale medio stagionale. ηp = rendimento di produzione ηd = rendimento di distribuzione ηc = rendimento di regolazione ηe = rendimento di emissione 14

15 Qst = Σ(QL- η x QG)/ηc x ηe x ηp x ηc [J]
Introduzione impianti L’analisi delle due formulazioni Qh = QL – η x QG [J] QL = totale perdite mensili di energia dell’involucro edilizio, [J]; QG = totale apporti mensili di energia dell’involucro edilizio, [J]; Qst = Σ(QL- η x QG)/ηc x ηe x ηp x ηc [J] Una limitazione dei consumi Qst può avvenire nei seguenti modi Limitando le perdite QL massimizzando gli apporti QG 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. 15

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

17 Comfort 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 dell’aria e l’umidità relativa dell’ambiente consentono al corpo di smaltire tutto il proprio calore metabolico secondo queste percentuali: Estate Inverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25% 20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione 30÷40% 25÷35% 17

18 Comfort: 18

19 Introduzione impianti 2:
La temperatura media radiante ed operante 19

20 Introduzione impianti 2:
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 all’attivitàsvolta) –la resistenza termica conduttiva ed evaporativa del vestiario 20

21 Introduzione impianti 2:
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 all’attivitàsvolta) –la resistenza termica conduttiva ed evaporativa del vestiario 21

22 Introduzione impianti 2:
La norma ISO 7730 Introduzione impianti 2: 22

23 Introduzione impianti 2:
La norma ISO 7730 Introduzione impianti 2: 23

24 Introduzione impianti 2:
La temperatura media radiante ed operante Introduzione impianti 2: Temperatura media radiante (TMR) E’ la temperatura media pesata delle temperature delle superfici che delimitano l’ambiente incluso l’effetto dell’irraggiamento solare incidente. Influisce sugli scambi per irraggiamento. Assieme alla temperatura dell’aria, 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 dell’aria e quella media radiante proprio per valutare con un unico valore gli scambi termici per convezione e irraggiamento. 24

25 Introduzione impianti 2:
La temperatura media radiante ed operante Introduzione impianti 2: 25

26 TRASMITTANZA TERMICA: Ug = 1,1 W/(mq.K)
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% 26

27 Il COMFORT Le vetrate 27

28 Il COMFORT Vetri basso emissivi
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. 3 4 1 2 28

29 Il COMFORT Pellicole Low-E" a bassa emissività Nuova pellicola 3M(TM) Scotchtint(TM) 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. 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. 29

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

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. 31

32 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : 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 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), Criteri di progettazione: nei climi freddi con temperatura media invernale da –7 a 0°C occorrono da 0,19 a 0,38 m2 di superficie vetrata per ogni m2 di superficie abitata . 32

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), 33

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

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/m2K ) il sistema può essere considerato uno dei metodi meno dispendiosi per il riscaldamento solare degli ambienti 35

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 36

37 Il comfort: Il risparmio energetico e il confort estivo

38 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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39 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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40 Comfort IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE CONVEZIONE CONDUZIONE 40 Estate
Inverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25% 20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione 30÷40% 25÷35% CONDUZIONE 40

41 Comfort 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 dell’aria e l’umidità relativa dell’ambiente consentono al corpo di smaltire tutto il proprio calore metabolico secondo queste percentuali: Estate Inverno Irraggiamento 40÷50% Convezione 15÷25% 20÷30% Conduzione 1÷2% Evaporazione 30÷40% 25÷35% 41

42 Comfort: 42

43 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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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 44

45 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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, l’utilizzo di tecnologie e materiali innovativi che permettano di contenere le oscillazioni della temperatura degli ambienti in funzione dell’irraggiamento solare. Più precisamente al comma 9 lettera b dell’allegato I del D.Lgs. 311/06, nelle zone climatiche A, B, C, D ed E, nelle località dove il valore medio mensile dell’irradianza 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 l’utilizzo 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: ”un’adeguata documentazione e certificazione delle tecnologie e dei materiali che ne attesti l’equivalenza con le predette disposizioni”. 45

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

49 Il COMFORT Yie = f x U W/m2 K
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 l’indice 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 sull’isolamento o sulla massa La trasmittanza termica periodica Yie è data da: Yie = 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 l’anno 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. 49

50 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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. · L’altra 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 dell’isolante. 50

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

55 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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56 Il COMFORT Atto di indirizzo regionale: sfasamento 8 <S < 10
Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT Atto di indirizzo regionale: sfasamento 8 <S < 10 Attenuazione 0,30 < fa < 0,4 Prestazione III: sufficiente 56

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 57

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. 58

59 Vetri a controllo solare
Il COMFORT 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. 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. 1 2 3 4 59

60 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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 ALL’UMIDITÀ DI RISALITA DEL TERRENO 60

61 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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62 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
Tetto verde della biblioteca dell’Università Tecnologica di Delft - Olanda 62

63 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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64 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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65 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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66 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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67 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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68 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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69 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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70 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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71 Cool roof Il COMFORT Un cool roof, in italiano “tetto freddo”, è un tetto contraddistinto da un valore elevato dell’albedo, cioè della capacità di riflettere l’irradiazione solare incidente, combinato con un elevato valore dell’emissività nell’infrarosso, che consente al tetto di restituire all’atmosfera, mediante irraggiamento termico, la maggior parte della frazione assorbita dell’irradiazione solare. 71

72 Cool roof Il COMFORT 72

73 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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74 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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75 Il COMFORT Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
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76 IL metaprogetto Il COMFORT La progettazione è un processo interattivo costituito dall’individuazione 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 l’adozione 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. 76

77 Il COMFORT Metodi di calcolo metodo dinamico (tipicamente step orario)
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 l’apporto 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 77

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

79 Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati :
Il COMFORT Orientamento dell’edificio e forma: preferibilmente in direzione E-W con superfici vetrate esposte a Sud e riduzione delle aperture a Nord, forma allungata lungo l’asse E-W; 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 Muri massivi: con una inerzia termica che permetta l’accumulo ed il rilascio di calore in tempi differenziati nell’arco del ciclo giorno/notte; 79

80 Il COMFORT muri termoaccumulatori (massa termica)
Criteri fondamentali di progettazione nei climi temperati : Il COMFORT riscaldamento dell’edificio, 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 l‘uso 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 80

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 dall’umidità relativa (U.R.) dell’aria; sul diagramma psicrometrico la scala delle temperature a bulbo secco è indicata sull’asse orizzontale. Umidità specifica X (g/Kg) Come è stato detto, l’aria che ci circonda è una miscela di aria secca e vapore d’acqua; ebbene, l’umidità specifica indica quanti grammi di vapore acqueo sono presenti in ogni kg di aria secca. Sul diagramma psicrometrico l’umidità specifica è indicata sull’asse verticale posto sul lato destro. 81

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). L’umidità relativa non è altro che la percentuale di vapore contenuto nell’aria 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 d’acqua (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, un’umidità 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 un’umidità relativa del 50%: 82

83 Il diagramma psicrometrico Introduzione impianti 2:
L’umidità relativa dell’aria è strettamente legata alla temperatura di bulbo secco: a parità di grammi di vapore acqueo contenuti nel kg di aria secca, l’umidità relativa aumenta al diminuire della temperatura; il motivo è il seguente: minore è la temperatura dell’aria, minore è la miscibilità del vapore acqueo nell’aria 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 d’acqua condensa 83

84 Il diagramma psicrometrico Introduzione impianti 2:
L’UMIDITA’ RELATIVA 84

85 Introduzione impianti 2:
Modalità di scambio termico del corpo umano IRRAGGIAMENTO EVAPORAZIONE CONVEZIONE CONDUZIONE 85

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

87 Introduzione impianti 2:
La climatizzazione dell’aria prevede una serie di trattamenti che hanno come fine quello di ottenere nell’ambiente 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 d’acqua. Sulla base di studi e ricerche eseguite, si è individuata la “zona del benessere” relativamente alle condizioni dell’aria nell’ambiente occupato. In particolare, si è visto che il sistema di termoregolazione dell’organismo 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 dell’aria. 87

88 Introduzione impianti 2:
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 dell’anno: temperatura (calore sensibile) Umidità (calore latente) qualità dell’aria Velocità dell’aria Corso Progettista, I° edizione Dett. impiantistici, R. Capra 27/10/2007 88

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

90 IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE:
Introduzione impianti 2: IMPIANTI DI CLIMATIZZAZIONE: 1 2 3 Introduzione impianti 2: Introduzione impianti 2: 1 2 3 90

91 Introduzione impianti 2:
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 l’acqua deve essere a temperatura talmente bassa da agire sull’umidità dell’aria. La temperatura ambiente viene ben controllata ma l’umidità e controllata in maniera poco precisa. 91

92 Introduzione impianti 2: Frigoriferi
92

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

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

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

96 Introduzione impianti 2:
SLPIT E MULTISLPIT 96

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

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 l’umidità che t. Allo scopo si può ipotizzare di attuare i seguenti trattamenti: 98

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). 99

100 Introduzione impianti:
TRATTAMENTO ESTIVO 100

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: 101

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). 102

103 Introduzione impianti:
TRATTAMENTO ESTIVO 103

104 Introduzione impianti:
IMPIANTO A TUTT’ARIA Nota: nell’ UTA è ricompresso il ventilatore di mandata 104

105 Introduzione impianti:
105

106 Introduzione impianti: Parziale ricircolo
106

107 Introduzione impianti: Parziale ricircolo
107

108 Introduzione impianti:
TRATTAMENTO ESTIVO 108

109 Introduzione impianti:
TRATTAMENTO ESTIVO 109

110 Introduzione impianti:
110

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

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

113 Il COMFORT : 113 CASO 2 CASO 1 CASO 2
Un individuo posto in un locale non climatizzato ha difficoltà ad equilibrare il suo metabolismo perchè 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 velocità 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 così una notevole uniformità 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% 113

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

115 Introduzione impianti:
Impianto ad aria 115

116 Introduzione impianti:
Impianto ad aria 116

117 Introduzione impianti:
Impianto ad aria con recupero 117

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

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