Corso di Componenti e Impianti Termotecnici

Transcript

VERIFICA DEL Cd
1
1
1)
Determinazione del Coefficiente di dispersione volumico Cd [W/m3 K]
Rif. normativo: UNI 10379 - App. E
UNI 7357
Cd =
Calcolo del
Coefficiente
di dispersione
volumico Cd
Φ tr , p
V ⋅ ∆θ
UNI 10379 [40]
con:
Φ tr,p potenza termica dispersa per trasmissione attraverso l’involucro
dell’edificio riscaldato in condizioni di progetto, calcolata secondo la
norma UNI 7357, senza tenere conto degli aumenti previsti per
l’intermittenza di funzionamento ed espressa in W;
V
volume lordo delle parti di edificio riscaldato, definito dalle superfici
esterne degli elementi che lo delimitano ed espresso in m3;
∆θ
differenza di temperatura tra la temperatura interna di progetto e la
temperatura esterna minima di progetto espressa in °C.
2
2
2)
Calcolo della potenza termica dispersa per trasmissione attraverso
l’involucro edilizio Φ tr,p [W]
Rif. normativo: D.M. 30/7/86
G.U. 20/10/86 n. 244
Calcolo del
Coefficiente
di dispersione
volumico Cd
s
p
j =1
j =1
Φ tr , p = ∑ A j ⋅K j ⋅ ∆T j + ∑ L j ⋅ Ψ j ⋅ ∆T j
con:
s
numero delle strutture edilizie disperdenti verso l’ambiente esterno;
p
numero dei ponti termici disperdenti verso l’ambiente esterno;
A j area di ogni struttura edilizia in m2 moltiplicata per il coefficiente di
esposizione;
K j trasmittanza termica di ogni struttura edilizia in W/m2K;
Lj
lunghezza del ponte termico in m;
Ψj
trasmittanza termica lineare del ponte termico in W/mK;
∆T j differenza fra la temperatura interna e la temperatura dell’ambiente
confinante con la struttura o il ponte termico j-esimo.
3
3
3)
Determinazione del volume lordo dell’edificio o della zona termica V [m3]
Rif. normativo: UNI 10379 - Cap. 4
Il volume V è individuato dalla porzione di spazio, al lordo delle
strutture, delimitata dall’involucro edilizio e riscaldata con energia
prodotta da un unico impianto.
Calcolo del
Coefficiente
di dispersione
volumico Cd
4)
Determinazione della differenza di temperatura tra la temperatura interna
di progetto e la temperatura esterna minima di progetto ∆θ [°C]
Rif. normativo: UNI 5364
5)
Determinazione del Coefficiente di dispersione volumico Cd [W/m3 K]
Rif. normativo: UNI 10379 - App. E
UNI 7357
4
4
La trasmittanza - K secondo la UNI 7357 e U secondo la UNI 10344 rappresenta il flusso di calore che attraversa una superficie unitaria sottoposta
ad una differenza di temperatura pari ad 1°C; è legata alle caratteristiche del
materiale che costituisce la struttura, alle condizioni di scambio termico
liminare e si assume pari all’inverso della sommatoria delle resistenze
termiche degli strati:
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
K=
1
n
n
si
1
1
1
+∑ +∑ +
α i i =1 λ i i =1 Ci α e
con:
hi
αi
n
si
λi
Ci
αe
he
U=
1
n
1 n si
1 1
+∑ +∑ +
hi i =1 λ i i =1 Ci he
coefficiente superficiale di scambio termico verso l’interno;
adduttanza unitaria (ammissione);
numero degli strati;
spessore dello strato i-esimo;
conducibilità del materiale dello strato omogeneo;
conduttanza unitaria dello strato di materiale non omogeneo;
adduttanza unitaria (emissione);
coefficiente superficiale di scambio termico verso l’esterno.
5
5
Strutture disperdenti
1)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Pavimento contro terra
(PAVTER)
UNI 10346
UNI 7357
UNI 10344
Descrizione
Spessore Conducibilità Conduttanza Resistenza termica
2
2
s (m)
λ (W/mK)
R (m K/W)
C (W/m K)
1 Piastrelle in ceramica
0,012
1,000
0,0120
2 Sottofondo in cemento magro
0,040
0,730
0,0548
3 C.l.s. di perlite e vermiculite
4 Trasmittanza termica del terreno U0
0,200
0,150
1,3333
2
RESISTENZA TERMICA TOTALE
R (m K/W) =
α i (W/mK) =
Strato liminare orizzontale interno (flusso discendente)
2
Coefficiente superficiale di scambio verso l'interno
TRASMITTANZA TERMICA DELLA STRUTTURA
TRASMITTANZA TERMICA DELLA STRUTTURA
h i (W/m K) =
1,4001
5,815
7,7
2
0,6361
2
0,6536
K (W/m K) = 1 / (1/α i + R) =
U (W/m K) = 1 / (1/h i + R) =
6
6
Per il calcolo delle dispersioni di calore verso il sottosuolo si utilizza
la trasmittanza fittizia K1 (UNI 7357 7.3.2.2):
K1 =
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
1
1 1
+
K C
=
1
1
1
+
0,6361 2
= 0,4826 W / m 2 K
Per la determinazione della trasmittanza del pavimento appoggiato
sul terreno U0 si utilizzano i Prosp. III, IV, V - UNI 10346, che tengono
conto sia della resistenza termica del pavimento che del rapporto P/A. La
trasmittanza sarà quindi determinata, in questo esempio, interpolando tra
i valori tabulati e risulta:
U 0 = 0,31 W / m 2 K
7
7
2)
Solaio di copertura
(SOLCOPT)
UNI 7357
UNI 10344
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
2
2
s (m)
λ (W/mK)
R (m K/W)
C (W/m K)
1 Malta di gesso con inerti
0,020
0,290
0,0690
2 Soletta in c.l.s. armato
0,200
1,910
0,1047
3 Barriera al vapore in bitume
0,002
0,170
0,0118
4 Fibra di vetro pannello semirigido
0,040
0,040
1,0000
Intercapedine d'aria orizzontale
(flusso ascendente)
0,040
5
6 Copertura in tegole
0,010
6,5
0,990
0,1538
0,0101
8
8
2)
Solaio di copertura
(SOLCOPT)
UNI 7357
UNI 10344
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
2
1,3494
Strato liminare orizzontale interno (flusso discendente)
R (m K/W) =
α i (W/mK) =
ed esterno (flusso ascendente e orizzontale)
α e (W/mK) =
22,194
TRASMITTANZA TERMICA TOTALE
2
7,7
2
25,0
h i (W/m K) =
e verso l'esterno
9,304
h e (W/m K) =
2
0,6658
2
0,6582
K (W/m K) = 1 / (1/α i + R + 1/α e) =
U (W/m K) = 1 / (1/h i + R + 1/h e) =
9
9
3)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Pareti perimetrali
(TTAMP)
UNI 10355
UNI 7357
UNI 10344
Descrizione
1 Malta di gesso con inerti
2
2
s (m)
λ (W/mK)
C (W/m K)
R (m K/W)
0,020
2 Muratura in laterizio alveolato
0,250
3 Malta di calce o di calce e cemento
0,020
0,290
0,0690
0,900
0,0222
0,8600
10
10
3)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Pareti perimetrali
(TTAMP)
UNI 10355
UNI 7357
UNI 10344
2
0,9512
Strato liminare verticale interno (flusso orizzontale)
R (m K/W) =
α i (W/mK) =
α e (W/mK) =
22,194
2
7,7
2
25,0
h i (W/m K) =
e verso l'esterno
8,141
h e (W/m K) =
2
0,8936
2
0,8920
K (W/m K) = 1 / (1/α i + R + 1/α e) =
U (W/m K) = 1 / (1/h i + R + 1/h e) =
11
11
4)
Cassonetto
(CASS)
UNI 7357
UNI 10355
UNI 10344
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
1 Pannelli di spaccato di legno
2
Poliuretano espanso in continuo
in lastre
2
2
s (m)
λ (W/mK)
C (W/m K)
R (m K/W)
0,005
0,120
0,0417
0,030
0,032
0,9375
3 Intercapedine d'aria verticale
0,200
4 Muratura in laterizio pareti esterne
0,060
5 Malta di calce o di calce e cemento
0,020
5,5
0,1818
0,1300
0,900
0,0222
12
12
4)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Cassonetto
(CASS)
UNI 7357
UNI 10355
UNI 10344
2
1,3132
R (m K/W) =
α i (W/mK) =
α e (W/mK) =
22,194
2
7,7
2
25,0
h i (W/m K) =
e verso l'esterno
8,141
h e (W/m K) =
2
0,6752
2
0,6743
K (W/m K) = 1 / (1/α i + R + 1/α e) =
U (W/m K) = 1 / (1/h i + R + 1/h e) =
13
13
5)
Porte esterne
(PORT)
UNI 7357
UNI 10344
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
2
2
s (m)
λ (W/mK)
R (m K/W)
C (W/m K)
1 Legno di abete (flusso perp. alle fibre)
0,010
2 Intercapedine d'aria
0,040
3 Legno di abete
0,010
0,120
0,0833
5,5
0,120
0,1818
0,0833
14
14
5)
Porte esterne
(PORT)
UNI 7357
UNI 10344
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
2
0,3484
R (m K/W) =
α i (W/mK) =
α e (W/mK) =
22,194
2
7,7
2
25,0
h i (W/m K) =
e verso l'esterno
8,141
h e (W/m K) =
2
1,9369
2
1,9295
K (W/m K) = 1 / (1/α i + R + 1/α e) =
U (W/m K) = 1 / (1/h i + R + 1/h e) =
15
15
6)
Telaio portone esterno
(PORTT)
UNI 7357
UNI 10344
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
2
2
s (m)
λ (W/mK)
C (W/m K)
R (m K/W)
1 Legno di abete (flusso perp. alle fibre)
0,080
0,120
0,6667
2
0,6667
R (m K/W) =
α i (W/mK) =
α e (W/mK) =
22,194
2
7,7
2
25,0
h i (W/m K) =
e verso l'esterno
8,141
h e (W/m K) =
2
1,1982
2
1,1954
K (W/m K) = 1 / (1/α i + R + 1/α e) =
U (W/m K) = 1 / (1/h i + R + 1/h e) =
16
16
Per il calcolo della trasmittanza dei componenti edilizi finestrati si fa
riferimento alla norma UNI 10345.
La trasmittanza termica Uw del componente edilizio finestrato composto
da un singolo serramento e relativo componente trasparente risulta essere:
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Uw =
con:
Ug
Uf
Ψl
Lg
Ag
Af
Ag U g + A f U f + L g Ψl
Ag + A f
trasmittanza termica del componente trasparente;
trasmittanza termica del telaio;
trasmittanza lineare;
lunghezza perimetrale della superficie vetrata;
area del vetro;
area del telaio.
17
17
La trasmittanza termica Ug del componente trasparente è:
n −1
n
1
1
U g =  + ∑ ri d i + ∑ Rsi + 
hi 
i =1
 he i =1
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
−1
con:
h e adduttanza esterna;
r
resistività del vetro;
d
spessore del vetro;
R s resistenza termica dello spazio racchiuso tra due lastre;
h i adduttanza interna.
Ricavato il valore di Ug è possibile calcolare il valore di Uw.
18
18
L’infisso è inoltre dotato di tapparella esterna e quindi occorre
aggiungere una resistenza termica aggiuntiva DR, il cui valore si desume dal
Prosp. VIII - UNI 10345; la trasmittanza termica risultante Uws risulta essere:
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
U ws
 1

= 
+ DR 
Uw

−1
Il valore medio della trasmittanza termica del componente trasparente
Uwm viene calcolato tenendo conto della variazione della trasmittanza nel
tempo utilizzando i valori di tw (periodo di tempo in cui il componente ha
trasmittanza Uw) e tws (periodo di tempo in cui il componente ha trasmittanza
Uws) desunti dalla norma UNI 10344, e risulta:
U wm =
U w ⋅ t w + U ws ⋅ t ws
t w + t ws
19
19
7)
Serramenti in legno e vetro isolante
con camera d’aria mm 6
(SV1)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
Valore
Uf
Ψl
Trasmittanza termica del telaio
Trasmittanza lineare (W/m K)
Lg
Lunghezza perimetrale della superficie vetrata (m)
11,68
Ag
Area del vetro (m2)
1,842
Af
(m2)
he
Area del telaio
(W/m2 K)
1,65
0,03
0,758
(W/m2 K)
r
d
Rs
Adduttanza esterna
Resistività del vetro (m K/W)
Spessore del vetro (m)
Resistenza termica dello spazio racchiuso tra due lastre (m2 K/W)
hi
Adduttanza interna (W/m2 K)
25
1,000
0,004
0,130
8
20
20
7)
(SV1)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
Ug
Uw
Trasmittanza termica del componente trasparente
Valore
(W/m2 K)
(W/m2 K)
Trasmittanza termica del componente edilizio finestrato
DR Resistenza termica aggiuntiva tapparella esterna (m2 K/W)
U ws Trasmittanza termica risultante (W/m2 K)
Periodo di tempo in cui il componente ha trasmittanza U w (s)
tw
t ws
Periodo di tempo in cui il componente ha trasmittanza U ws (s)
U wm Trasmittanza media del componente edilizio finestrato (W/m2 K)
3,30
2,9537
0,16
2,0058
43.200
43.200
2,4798
21
21
8)
(SV2)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
Valore
Uf
Ψl
Trasmittanza termica del telaio (W/m2 K)
0,03
Lg
7,52
Ag
Af
he
Area del vetro
(m2)
Area del telaio
(m2)
1,65
1,19
0,49
(W/m2 K)
r
d
Rs
Adduttanza esterna
hi
25
1,000
0,004
0,130
8
22
22
8)
(SV2)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
Ug
Uw
Valore
(W/m2 K)
(W/m2 K)
tw
t ws
3,30
2,9530
0,16
2,0055
43.200
43.200
2,4793
23
23
9)
(SV3)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
Valore
Uf
Ψl
Trasmittanza termica del telaio (W/m2 K)
0,03
Lg
3,76
Ag
Af
he
Area del vetro
(m2)
Area del telaio
(m2)
1,65
0,793
0,326
(W/m2 K)
r
d
Rs
Adduttanza esterna
hi
25
1,000
0,004
0,130
8
24
24
9)
(SV3)
Calcolo delle
trasmittanze
termiche
delle strutture
Descrizione
Ug
Uw
Valore
(W/m2 K)
(W/m2 K)
tw
t ws
3,30
2,9201
0,16
1,9902
43.200
43.200
2,4552
25
25
Per ponti termici si intendono quelle zone di superficie limitata dove si
verificano disomogeneità del materiale e variazioni di forma. In tali zone vi
sono un incremento del valore dei flussi termici e una variazione delle
temperature superficiali interne, con conseguente aumento della quantità di
calore disperso attraverso le pareti.
Calcolo dei
ponti termici
Nelle strutture edilizie reali i ponti termici consistono in effetti perturbativi
locali che inducono ad un incremento della conduttanza termica. Il calcolo del
valore della potenza termica dispersa dai ponti termici per trasmissione
attraverso l’involucro edilizio si esegue con la seguente relazione:
p
∑L
j =1
j
⋅ Ψ j ⋅ ∆T j
con:
p
numero di ponti termici disperdenti verso l’ambiente esterno;
L j lunghezza del ponte termico in m;
Ψ j trasmittanza termica lineare del ponte termico in W/mK;
∆T j differenza fra la temperatura interna e la temperatura dell’ambiente
confinante con la struttura o il ponte termico j-esimo.
26
26
La trasmittanza termica lineare Ψ del ponte termico, per i diversi casi
strutturali, viene calcolata in base a quanto previsto dalla norma UNI 7357. Se
non si vogliono effettuare calcoli molto onerosi, si possono utilizzare i valori
delle trasmittanze lineari ricavati dalle tabelle normative europee:
1)
Calcolo dei
ponti termici
Giunto tra muro esterno a isolamento ripartito
e solaio di copertura in c.l.s. isolato
esternamente con isolamento non interrotto
(PT1)
Ψ = 0,18 W / mK
2)
Angolo tra muri uguali con isolamento ripartito
(PT2)
Ψ = 0,06 W / mK
3)
Giunto tra parete e serramento (PT3)
Ψ = 0,19 W / mK
27
27
Sviluppo del calcolo della
potenza termica Φ tr,p dispersa per
trasmissione attraverso l’involucro
edilizio di un villino monofamiliare
isolato, con:
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
∆T j = 22°C
e con i seguenti coefficienti di
correzione per esposizione (UNI
7357):
NORD
1,15
SUD
1
EST
1,1
OVEST
1,05
28
28
1)
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
Parete SUD
2
2
Φ (W)
713,86
2
2
Φ (W)
90,76
2
2
Φ (W)
11,86
2
2
Φ (W)
183,27
2
2
Φ (W)
8,91
1
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
x 36,3120 x
0,8936 x
22 =
1
x
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
2,1300 x
1,9369 x
22 =
1
x
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
0,4500 x
1,1982 x
22 =
1
x
K (W/m K)
A (m )
∆T (K)
3,3600 x
2,4793 x
22 =
x
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
0,6000 x
0,6752 x
22 =
TTAMP
PORT
PORTT
SV2
CASS
1
29
29
1)
Parete SUD
Parete SUD
Φ (W) = 1008,66
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
30
30
2)
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
Parete NORD
TTAMP
2
2
Φ (W)
852,10
2
2
Φ (W)
163,12
2
2
Φ (W)
69,57
2
2
Φ (W)
8,54
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
1,15 x 37,6900 x
0,8936 x
22 =
1,15 x
K (W/m K)
A (m )
∆T (K)
2,6000 x
2,4798 x
22 =
1,15 x
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
1,1200 x
2,4552 x
22 =
1,15 x
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
0,5000 x
0,6752 x
22 =
SV1
SV3
CASS
31
31
2)
Parete NORD
Parete NORD
Φ (W) = 1093,33
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
32
32
3)
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
Parete EST
TTAMP
2
2
Φ (W)
906,09
2
2
Φ (W)
156,03
2
2
Φ (W)
503,99
2
2
Φ (W)
29,41
K (W/m K)
A (m )
∆T (K)
1,1 x 41,9000 x
0,8936 x
22 =
1,1 x
K (W/m K)
A (m )
∆T (K)
2,6000 x
2,4798 x
22 =
1,1 x
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
8,4000 x
2,4793 x
22 =
1,1 x
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
1,8000 x
0,6752 x
22 =
SV1
SV2
CASS
33
33
3)
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
Parete EST
Parete EST
Φ (W) = 1595,52
34
34
4)
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
Parete OVEST
TTAMP
2
2
Φ (W)
846,12
2
2
Φ (W)
148,94
2
2
Φ (W)
481,08
2
2
Φ (W)
28,07
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
1,05 x 40,9900 x
0,8936 x
22 =
1,05 x
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
2,6000 x
2,4798 x
22 =
1,05 x
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
8,4000 x
2,4793 x
22 =
1,05 x
K (W/m K)
∆T (K)
A (m )
1,8000 x
0,6752 x
22 =
SV1
SV2
CASS
35
35
4)
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
Parete OVEST
Parete OVEST
Φ (W) = 1504,21
36
36
Calcolo della
potenza
termica
dispersa Φ tr,p
5)
COPERTURA
SOLCOPT
A (m )
K (W/m K)
∆T (K)
Φ (W)
239,5000 x
0,6658 x
22 = 3508,10
6)
PAVIMENTO
PAVTER
K (W/m K)
∆T (K)
Φ (W)
A (m )
234,0000 x
0,4826 x
10 = 1129,28
2
2
2
2
Per il ∆T relativo al terreno si rimanda alla norma UNI 7357 7.3.2.2.
7)
PONTI TERMICI
PT1
PT2
PT3
L (m)
70,0000 x
70,8000 x
76,2000 x
Ψ (W/mK)
∆T (K)
0,1800 x
22 =
0,0600 x
22 =
0,1900 x
22 =
Φ (W)
277,20
93,46
318,52
Φ (W) =
689,18
PONTI TERMICI
Potenza termica totale dispersa
Φ tr,p (W) = 10528,28
37
37

Corso di Componenti e Impianti Termotecnici

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