07 - zelger o

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07 - zelger o

comfort estivo – sommerlicher Komfort
valutazione di comfort
misure contro il caldo
Kühlung - Bereitstellung und Verbrennung Energieträger
Raffreddamento - catena di produzione e combustione
Treibhauspotential pro kWh Nutzenergie / Effetto serra per kWh energia utilizzata
0,3
Dipl.-Ing. Thomas Zelger
IBO
[email protected]
IBO - Österreichisches Institut für Bauen und Ökologie GmbH
(GWP100) kg CO2 eq./kWh
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Mech. Kühlung Konvektor raffredam. Meccanico
convettore
Mech. Kühlung
Wärmepumpe Tiefenbohrung Verdunstungskühlung Erdgas
Deckenkühlung - Raffreddam. change over - pompa termica
- raffreddamento per
mecc. da soffitto
a sonde
evaporzione metano
Verdunstungskühlung
Solarkollektoren/PV raffreddamento per
evaporzione, solare
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Casaclima requisiti richiesti estate
elevato comfort
basso impiego di risorse ed
emissioni
Kühlung - Bereitstellung und Verbrennung Energieträger
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Mech. Kühlung Konvektor raffredam. Meccanico
convettore
Mech. Kühlung
Wärmepumpe Tiefenbohrung Verdunstungskühlung Erdgas
Deckenkühlung - Raffreddam. change over - pompa termica
- raffreddamento per
mecc. da soffitto
a sonde
evaporzione metano
Verdunstungskühlung
Solarkollektoren/PV raffreddamento per
evaporzione, solare
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Valutazione del comfort termico
Due concetti concorrenti:
1. UNI EN ISO 7730:
Concetto di Fanger: Il comfort termico dipende da:
Attività
Temperatura ambiente e temperatura radiante
Velocità dell‘aria
Umidità ambiente
Abbigliamento
La percezione di comfort non dipende dalle condizioni esterne
2. UNI EN 15251: [Nicol und Humphreys 2010]
Adattamento del corpo umano, temperatura di comfort dipende
dalla temperatura esterna. Applicabile ad edifici senza
raffrescamento attivo con finestre apribili
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UNI EN ISO 7730
concetto di Fanger
•Temperatura ambiente
•Temperatura radiante
•Velocità dell‘aria
•Abbigliamento
•Umidità ambiente
•Attività
Discomfort locale
•assimetria radiante
•differenza del gradiente verticale
•grado di turbulenza dell‘aria
•temperatura del pavimento
Concetto di valutazione derivata da test
in laboratorio
comfort ideale: 5 % di persone insoddisfatte
classe A: < 6 %
classe B: < 10 %
classe C: <15 %
discomfort: > 15%
descrizione
freddo
fresco
poco fresco
neutrale
Poco caldo
caldo
molto caldo
PMV
-3
-2
-1
0
+1
+2
+3
PPD
99,1
76,8
26,1
5,0
26,1
76,8
99,1
PPD ("Predicted Percentage of Dissatisfied")
= percentuale persone insoddisfatte
PMV („Predicted Mean Vote“) = valutazione media
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Comfort termico UNI EN ISO 7730
Klasse A: 6% Unzufriedene / non
soddisfacente
Aktivität /
Attività
[met]
Hausarbeit
Lavori domestici
1,6-2met
Bürotätigkeit
Attività d‘ufficio 1,2met
Schlafen
Dormire 0,7met
nackt/nudo
leicht/leggero
mittel/medio
schwer/pesante
Kleidung /
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Abbigliamento
[clo]
Meccanismi di scambio
termico nell‘uomo
estate
inverno
B
Emissione
di calore
evaporazione
persona
con attività
d‘ufficio
convezione
irraggiamento
Temperatura ambiente
[Recknagel-Sprenger, Heiz- und Lüftungstechnik, 1981]
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Adattamento del corpo umano
UNI EN 15251
Concetto di valutazione derivata da test in uffici, ecc..
Quelle [Humphreys 1998,
zitiert in [Holzer 2011]
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UNI EN 15251
Presupposti:
Edifici senza raffrescamento attivo
Utenti in grado di adattare l’abbigliamento alle proprie esigenze
Finestre apribili e che possono essere aperte dagli utenti a
proprio piacimento
Ne consegue, per temperature percepite:
Temperature accettabili indipendenti dai valori medi delle
temperature esterne!
Suddivisione in 3 classi (classe I: persone sensibili, quali
bambini e anziani; classe II: utenti medi; classe III: accettabile
per vecchie costruzioni; non confortevole)
Umidità: classe I: 60%, classe II: 65%, classe III 70%
Svantaggio: Temperatura e umidità devono essere valutati
separatamente
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UNI EN 15251
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UNI EN 15251
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UNI EN 15251: velocità
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UNI EN 15251: umidità
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UNI EN 15251, Bolzano/Brindisi
Bolzano
Brindisi
Zulässige Innentemperaturen für den Entwurf von Gebäuden ohne maschinelle Kühlanlagen
Bozen, durchschnittliches Wetter, Gleitender Mittelwert
Zulässige Innentemperaturen für den Entwurf von Gebäuden ohne maschinelle Kühlanlagen
Brindisi Durchschnitt, Gleitender Mittelwert
40
40
TA
35
TA
35
30
30
Tgleitend
Tgleitend
25
20
Klasse I
15
Temperatur [°C]
Temperatur [°C]
25
20
Klasse I
15
10
Klasse II
Klasse II
10
5
5
0
27. Feb, Di 0 h
Klasse III
Klasse III
18. Apr, Mi 0 h
7. Jun, Do 0 h
27. Jul, Fr 0 h
15. Sep, Sa 0 h
-5
4. Nov, So 0 h
0
27. Feb, Di 0 h
18. Apr, Mi 0 h
7. Jun, Do 0 h
27. Jul, Fr 0 h
15. Sep, Sa 0 h
4. Nov, So 0 h
Presupposti:
Edifici senza raffrescamento attivo
Utenti in grado di adattare l’abbigliamento alle proprie esigenze
Finestre apribili e che possono essere aperte dagli utenti a
proprio piacimento
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classi preliminari casaclima estate
Brindisi, ambiente sud, classe B, 4 varianti: con e senza ventilazione notturna,
con e senza schermatura esterna
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Problematiche legate al caldo umido
UNI EN ISO 7730
Figure caldo umido tratte dalla pubblicazione di Gagge et al.
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conseguenze per la valutazione
non valutare solamente gli effetti della temperatura dell’ambiente e delle superfici, ma
includere L’effetto del caldo afoso
includere l’effetto del movimento dell’aria
includere l’adattamento del corpo umano all’ ambiente termico
realizzato nel nuovo modello di valutazione casaclima:
modello temperatura percepita integrale: effetti di temperatura radiante e dell’aria, umidità e
velocità dell’aria
algoritmo dinamico, effetto del adattamento dell’uomo
40
Comfort nell'arco dell' anno
Komfort im Jahresverlauf
temperatura
esterna
35
temperatura
percepita
"sensibile"
temperatura
percepita "latente"
[°C], [g/kg], [m/s]
30
25
20
15
temperatura
percepita "con
movimento aria"
umidità assoluta
10
5
0
velocità aria
-5
-10
19/ nov, dom 0 h
27/ feb, mar 0 h
7/ giu, gio 0 h
15/ set, sab 0 h
24/ dic, lun 0 h
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Misure contro il caldo:
raffrescamento «naturale»?
o attivo ?
45
100
40
90
35
80
30
70
25
60
20
50
15
40
10
30
Außenlufttemperatur
Empfundene Temperatur
freischwingend
Kältebedarf [kWh/m²a
Temperatur [°C], Absolute Feuchte [g/kg]
Raum Brindisi (Leichtbau, ohne Sonnenschutz) konditioniert und freischwingend
Absolute Feuchte
freischwingend
Empfundene Temperatur
freischwingend
Absolute Feuchte
freischwingend
Kühlbedarf
5
0
30. Sep, Sa 0 h
20
8. Jan, Mo 0 h
18. Apr, Mi 0 h
27. Jul, Fr 0 h
-5
4. Nov, So 0 h
10
12. Feb, Di 0 h
Entfeuchtungsbedarf
0
ambiente a Brindisi, complesso residenziale, senza misure
„naturali“:
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Regolazione termica
mediante comportamenti definiti
0. Attività
1. Abbigliamento
2. Costruzione di edifici
33,0°C
30
3. Impiantistica
25
20
17,0°C
[Waltjen et al: Heizung im urbanen Raum, 2003]
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misure contro il caldo
(sia quello sensible che afoso)
QT+ QV + QS + QI + Qc + Qh = 0
QT : dispersioni termiche per trasmissione o/e accumulo di calore
QV :dispersioni termiche per ventilazione
QS :apporti legati alla radiazione solare
QI :apporti di calore interni
Qh :fabbisogno di calore per garantire una temperatura interna minima
Qc :fabbisogno di raffrescamento per garantire una temperatura interna
massima
bilancio dei flussi di calore sensible
bilancio dei flussi d‘umidità
parametrie rilevanti comfort, dipendenti dall‘involucro:
•
temperatura dell‘ambiente e radiante
•
umidità relativa e specifica
•
velocità dell‘aria
misure per un alto comfort termico estivo:
•
Minimizzare gli apporti solari ed interni (di calori e d‘umidità)
•
Aumentare le dispersioni per trasmissione e ventilazione, se
la temperatura esterna (o quella del suolo) è più bassa di
quella interna („raffrescamento naturale“)
•
„Spostare“ e „smorzare“ l‘effetto dei flussi di calore
utilizzando la „massa“ termica dell‘edificio
•
raffrescamento e/o deumidificazione „attiva“
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Comfort tramite „freddo“ radiante
qualità aria estate
temperatura
opterante inverno
solaio attivato
Treibhauspotential 100 Jahre/ effetto serra
ciclo di vita 100 anni
7.000
fase di utilizzo
6.000
kg CO2e/m²
5.000
4.000
manutenzione
5000
3.000
2.000
qualità aria inverno
costruzione
1.000
0
390
447
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minimizzare gli apporti solari
ed interni
Orientamento finestre verso sud o nord, evitare pareti molto
finestrate verso est e sopratutto ovest
ombreggiatura esterna ed efficace, fissa o/e mobile, adattato
al clima locale (vento!): balconi, portici, tetti, raffstore, ....
usare alberi e piante per ottenere ombreggiamento in estate,
ideale verso est ed ovest. Migliora anche il microclima
ridurre gli apporti interni: computer, elettrodomestici a basso
consumo energetico
impiego ottimale della luce diurna, illuminazione a risparmio
energetico
Tetti con un intercapedine ventilata
Isolamento termico efficace sopratutto per elementi da
costruzioni esposti molto al sole (tetti, parete ovest, ...)
Isolamento termico efficace nel sistema di acqua calda
Minimizzare apporti d‘umidità (piante, ecc.)
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„raffrescamento
naturale“
Ventilazione notturna: aperture abbondanti, ma progettate
(protezione contro pioggia, tempeste, antifurto ...). Aprire, se la
temperatura esterna è più bassa di quella interna. Sfruttare l’effetto
del camino ecc.
Aumentare la capacità termica efficace dell’edificio
In un clima caldo attaccare termicamente le costruzione al suolo e
sfruttare il «freddo» del terreno, isolamento termico «d’ombrello»
Eventualmente utilizzo del „freddo“ dell‘aqua di falda o tramite sonde
geotermiche tramite raffrescamento del pavimento, parete, soffitto
„direct cooling“
Creare movimento dell‘aria locale (effetto del camino
Piante aiutano al esterno (microclima), non all‘interno (umidificazione)
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Ventilazione naturale, aperture
Progettare le aperture (protezione pioggia ecc., per
esempio tramite lamelle fisse)
Dimensioni: superficie abbondante, più alti che
larghi (effetto termico), due facciate (effetto vento)
Appertura: almeno 2 posizioni da fissare
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Aumento dell‘accumulo di
calore/umidità
calcestruzzo
Mattone pieno
Mattone isol. acustico
Intonaco allegerito
Legno
mattone
Realizzare alla superficie dei materiali con
alta
massa termica,
altaeffettiva
conducibilità e
capacità
termica
igroscopico
intonaco d’argilla, ecc.)
fattore di(p.e.
attenuazione
Evitare contrasoffitti / -pareti, moquete, ecc..
fattore
sfasamento
temporale
misure
perdi
l’acustica
senza bloccare
la
fattore di smorzamento
massa!
Eventualmente utilizzare dei materiali PCM
(Phase Change Materials)
Spessore strato interno [cm]
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Raffrescamento attivo:
ottimizzato o no
Effetto serra per kWh energia utilizzata
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1
0,05
0
Convettori a
raffredam. meccanico
Raffreddamento
mecc. da soffitto.
Pompa termica
a sonda
Raffreddamento per
evaporazione metano
raffreddamento per
evaporazione solare
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Contenuto in energia primaria
esempio corrente
Strom - Bereitstellung und Verbrennung Energieträger
corrente - catena di produzione e combustione
0,8
0,7
0,6
0,5
0,4
0,3
0,2
0,1
0
Stromnetz UCTE - corrente
UCTE
Strom BHKW Erdgas corrente impianto di
cogenerazione metano
Strom BHKW Sägespäne corrente impianto di
cogenerazione segatura
Strom Photovoltaik - Corrente
solare
Strom Wind - corrente eolica
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Casaclima certificazione estiva
valutazione globale
località
località di riferimento
fabbisogno termico riscaldamento
valutazione
39
33
kWh/ m²a
fabbisogno raffrescamento sensibile
36,2
36,3
kWh/ m²a
fabbisogno deumidificazione
6,1
6,1
kWh/ m²a
42
42
kWh/ m²a
fabbisogno raffrescamento e deumidificazione
Free running (senza raffrescamento attivo)
B
(D)
discomfort!
Valutazione estiva completa
Nature
530
punti
Impiantistica
50
kg CO2 e/ m²a
24%
%
7.000
grado di impermeabilizzazione
Illuminazione
71%
%
5.000
A
4.000
2.000
costruzione
1.000
Bilancio termico
40
fabbisogno di raffrescamento
Comfort nell'arco dell' anno
Komfort im Jahresverlauf
temperatura
esterna
35
100,0
0
80,0
40
apporti interni
0
60,0
apporti solari
35
25
20
15
5
dispersioni termiche per
trasmissione
-5
temperatura
percepita "con
movimento aria"
umidità assoluta
10
dispersioni termiche per
ventilazione
0,0
temperatura
percepita
"sensibile"
temperatura
percepita "latente"
30
fabbisogno di riscaldamento
[°C], [g/kg], [m/s]
flussi di calore [kWh/m²periodo]
390
447
?
valutazione globale
20,0
manutenzione
5000
3.000
0
40,0
fase di utilizzo
6.000
kg CO2e/m²
Indice di impatto idrico WKW
D
F
F
F
F
D
0
velocità aria
-10
19/ nov, dom 0 h
27/ feb, mar 0 h
7/ giu, gio 0 h
15/ set, sab 0 h
24/ dic, lun 0 h
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Grazie per la vostra attenzione
7.000
fase di utilizzo
6.000
kg CO2e/m²
5.000
4.000
manutenzione
5000
3.000
2.000
costruzione
1.000
0
390
447
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