La seconda verifica che è stata effettuata riguarda invece un altro articolo scientifico: “La massa efficace delle strutture edilizie in regime termico variabile” [23], pubblicato sulla rivista La Termotecnica da uno dei due autori menzionati prima. In questo documento vengono fornite indicazioni per una valutazione rapida di valori di massa efficace, primaria e secondaria, sulla base di poche caratteristiche costruttive
In particolare vengono riportate, per tutte le tipologie di strutture (pareti verticali, soffitti di copertura, ecc.), alcune tabelle contenenti i valori approssimativi di tali parametri, in funzione di tre caratteristiche basilari: - il materiale che costituisce il primo strato del componente che si
incontra dall’interno (abbiamo visto infatti nel paragrafo 3.4 come questa informazione si riveli fondamentale nella determinazione delle masse efficaci);
- la pesantezza della struttura in esame (infatti la massa effettiva, sebbene non coincida con quella efficace, ne influenza fortemente il valore);
- la presenza o meno di uno strato di materiale isolante e, nel caso, la sua posizione nella struttura (interno o esterno).
Conoscendo queste poche informazioni sul componente in esame, gli autori dell’articolo sostengono sia possibile determinarne il valore delle masse efficaci con sufficiente precisione per la determinazione dei carichi termici. Se ciò fosse vero, si potrebbe evitare di affrontare un procedimento così complesso come quello implementato nel modello TFM, velocizzando notevolmente i calcoli in mancanza di uno strumento simile. In questo modo il procedimento di calcolo per un dimensionamento di massima diventerebbe molto più semplice, e magari applicabile anche da personale meno qualificato, senza l’ausilio di software specifici.
Per questo, una possibile applicazione del modello creato è stata proprio quella di andare a verificare che i valori forniti nell’articolo suddetto siano conformi con quelli ottenuti mediante il metodo dettagliato descritto in [5].
Sul modello TFM tutto ciò è stato raccolto in un nuovo foglio (“Massa semplificata”), nel quale, per prima cosa vengono calcolate le masse efficaci dei componenti mediante il procedimento dettagliato; per questa operazione, dal momento che per le pareti verticali l’articolo suddivide le strutture in pesanti, medie, leggere e a blocchi, specificando per ognuna un certo range di densità, al modello è stato fornito, per ogni categoria, il valor medio di tale parametro.
Sempre sullo stesso foglio sono poi state inserite le tabelle contenenti i valori semplificati esposti dall’articolo scientifico [23].
Affiancando le due tabelle contenenti prima i valori calcolati, poi quelli semplificati, è possibile apprezzare gli scostamenti che intercorrono tra le due serie di dati.
Masse efficaci calcolate dal modello TFM per le pareti verticali esterne
Rivestimento: Malta Gesso
Isolante: Struttura: pesante media leggera a blocchi pesante media leggera a blocchi
Assente µ P 37.84 33.53 27.73 26.40 22.63 21.82 19.20 17.72 µ S 216.08 146.15 71.55 50.38 179.49 125.43 59.90 39.25 Interno µ P 26.19 26.88 28.65 29.32 16.83 17.32 18.60 19.09 µ S 36.00 36.00 36.00 36.00 24.00 24.00 24.00 24.00 Esterno µ P 56.89 44.02 30.82 28.44 34.17 28.80 21.44 19.16 µ S 216.08 146.15 71.55 50.38 179.49 125.43 59.90 39.25
Masse efficaci semplificate riportate sull’articolo per le pareti verticali esterne
Rivestimento: Malta Gesso
Isolante: Struttura: pesante media leggera a blocchi pesante media leggera a blocchi
Assente µ P 43 38 31 27 19 21 21 20 µ S 289 130 57 77 188 92 44 66 Interno µ P 27 29 28 26 16 17 18 16 µ S 36 36 36 36 24 24 24 24 Esterno µ P 65 44 33 34 31 27 22 23 µ S 188 126 65 72 159 97 97 60
Come si può notare, nel caso delle pareti verticali esterne opache, nella maggior parte delle configurazioni materiali, i valori calcolati e semplificati non si discostano molto gli uni dagli altri.
Per apprezzare meglio il confronto sono stati costruiti alcuni grafici che riportano entrambi i valori per una particolare configurazione strutturale. Di seguito si riporta, a titolo d’esempio, quello relativo alla struttura pesante con rivestimento in malta, nel quale si può osservare che le differenze maggiori si hanno sulle masse secondarie, mentre quelle primarie assumono praticamente lo stesso valore in entrambi i casi.
Figura 6.1 – Grafico di confronto tra le masse efficaci calcolate dal modello TFM e quelle semplificate riportate sull’articolo
per una struttura pesante con rivestimento in malta.
Le operazioni appena descritte vengono poi ripetute, nel foglio “Massa semplificata”, per ognuna delle classi di strutture edilizie considerate al capitolo 3.
Si evita a questo punto di riportare tutte le tabelle e i grafici ricavati per le diverse strutture, esponendo direttamente le conclusioni alle quali si è giunti in seguito all’analisi.
Come si è potuto osservare nel grafico d’esempio riportato in figura 6.1, anche per le altre strutture tendenzialmente le differenze maggiori si riscontrano proprio nelle masse efficaci secondarie, risultando quelle semplificate quasi sempre superiori a quelle calcolate.
Una possibile spiegazione a questo andamento può essere quella che nel modello TFM, così come specificato sull’articolo scientifico [7] relativo al metodo di calcolo del carico termico, le masse secondarie, calcolate come indicato sull’articolo [5], vengono in seguito limitate attraverso un fattore 0,75. Tale scelta non viene motivata bene dagli autori, tuttavia, per ricalcare correttamente il metodo proposto, anche nel modello TFM si è deciso di effettuarla.
Se anche i valori semplificati dell’articolo [23] venissero ridotti come è stato fatto per quelli calcolati dal modello, probabilmente gli scostamenti si ridurrebbero notevolmente.
A questo punto, sebbene il confronto sulle masse efficaci sia stato completato, si è pensato di andare oltre, cercando di valutare quanto gli scostamenti riscontrati nella massa secondaria semplificata influissero sulla determinazione dei carichi termici. Per fare ciò sono stati nuovamente simulati i dieci casi considerati nel paragrafo precedente, utilizzando però questa volta i valori di massa efficace semplificati proposti dall’articolo scientifico, in luogo a quelli calcolati dal modello. Gli andamenti del carico termico così ottenuti sono stati infine affiancati a quelli già determinati durante la validazione del modello, permettendo un rapido confronto tra le due strade percorse.
Nel foglio “Confronti”, quindi, oltre alla possibilità di constatare la validità del modello, ora viene anche offerto un paragone tra i profili del carico termico giornaliero calcolati avvalendosi prima delle masse efficaci effettivamente calcolate dal modello, poi di quelle semplificate riportate nelle tabelle dell’articolo più volte menzionato.
Le considerazioni che si possono fare sui grafici così ottenuti, senza stare a riportarli nuovamente tutti e dieci, coincidono proprio con quello che ci si aspettava. Infatti, come si è osservato poco fa, sono le masse efficaci secondarie che generalmente, nelle tabelle riportate sull’articolo, risultano superiori ai valori calcolati dal modello; se si rammenta l’effetto che tale parametro ha sulla determinazione delle funzioni di trasferimento, si capisce perché tutti i profili del carico termico ricavati tramite l’utilizzo delle masse semplificate (maggiori di quelle calcolate) risultano più smorzati nei picchi di massimo e minimo, mantenendo pressoché inalterato il proprio valore medio.
————— CAPITOLO 7 —————
C
ASI STUDIATI
E RISULTATI OTTENUTI
A seguito della necessaria verifica sulla validità del modello TFM, si è ritenuto interessante andarlo ad applicare ripetutamente su un certo ambiente, provvedendo a variare, di volta in volta, alcune condizioni di progetto.
In questo modo, oltre ad ottenere, per ciascun caso analizzato, i consumi ed i risparmi conseguibili a seguito di una modifica dell’impianto (cosa che fa normalmente il modello), è anche possibile confrontare i risparmi percentuali che garantiscono le varie soluzioni impiantistiche in funzione di quei parametri che sono stati cambiati di caso in caso.
In questo modo vengono sfruttate appieno le potenzialità del modello, ribadendo ancora una volta che non è la valutazione esatta del consumo energetico dell’edificio ciò che si cerca, quanto la stima dei vantaggi che si riescono ad ottenere adottando certe tecniche impiantistiche, tra le quali il free-cooling diretto.