Luogo Clima Funzione Progetto
6.2 APPLICAZIONE DELLA UNI TS 11300 PARTE 1°
6.2.2 CALCOLO DEL FABBISOGNO ENERGETICO
Il bilancio di energia termica dello spazio confinato(climatizzato) è dato, per il riscaldamento, dalle relazione:
, , , , , , int ,
H nd H ht H gn gn H tr H ve H gn sol w
Q Q Q Q Q Q Q Ove ogni termine è espresso in MJ. Per il raffrescamento si ha:
, , , int , , . ,
C nd gn C ls C ht sol w C ls C tr C ve
Q Q Q Q Q Q Q Il simbolismo è il seguente:
QH,nd fabbisogno ideale di energia termica per riscaldamento, MJ;
QC,nd fabbisogno ideale di energia termica per raffrescamento, MJ;
QH,ht scambio termico totale fra ambiente ed esterno per il riscaldamento, MJ;
QC,ht scambio per trasmissione fra ambiente ed esterno per il raffrescamento, MJ;
QH,tr scambio per trasmissione fra ambiente ed esterno per il riscaldamento, MJ;
QC,tr scambio per trasmissione fra ambiente ed esterno per il raffrescamento, MJ;
QH,ve scambio per ventilazione fra ambiente ed esterno per il riscaldamento, MJ;
QH,ve scambio per ventilazione fra ambiente ed esterno per il raffrescamento, MJ;
Qgn guadagni termici totali, MJ;
Qint guadagni termici interni, MJ;
Qsol,w apporti termici solari incidente sui componenti finestrati, MJ;
H,gn fattore di utilizzazione degli apporti termici;
C,ls fattore di utilizzazione delle dispersioni termiche.
Dopo la suddivisione dell’edificio in zone termiche si calcolano, per ciascun mese, i termini delle precedenti equazioni per il riscaldamento e per il raffrescamento. Lo schema di calcolo è sintetizzato nella seguente figura dove sono indicati i flussi energetici rispetto all’edificio.
Temperatura interna di progetto invernale
Per il riscaldamento, ad eccezione delle categorie E6 (palestre e assimilabili) ed E8 (edifici industriali) si assume la temperatura di 20 °C19. Si assume 28 °C per la categoria E6(1), piscine
saune e assimilabili, mentre per E6(2), palestre, ed E8, edifici industriali, si assume una temperatura di 18 °C.
La temperatura degli edifici vicini si assume pari a 20 °C se riscaldati altrimenti si calcola con la relazione: gn i iu e ue u ue iu t H t H t H H ove si ha il simbolismo:
gn flusso termico generato all’interno dell’ambiente non riscaldato, W;
te temperatura esterna media mensile, °C;
ti temperatura interna di progetto dell’ambiente riscaldato, °C;
19
Si ricordi che viene concessa una tolleranza di ±2 °C per il controllo dell’umidità interna al fine di evitare la condensa superficiale. Vedi capitolo precedente. Si ricorda che 20 °C è temperatura di confort invernale con metabolismo di 1 Met e resistenza del vestiario di 1,5 Clo.
Hiu coefficiente di scambio termico fra ambiente riscaldato e quello non riscaldato, W/K;
Hue coefficiente di scambio termico fra l’ambiente riscaldato e ambiente esterno, W/K:
Figura 22: Flussi energetici per la UNI TS11300 parte 1 e 2.
Temperatura interna di progetto estiva
Per le categorie E6(1) si assume la temperatura di 28 °C, per la categoria E6(2) si assume 24
°C mentre per tutte le altre categorie e per gli edifici adiacenti si assume 26 °C. Durata della stagione di riscaldamento
La norma prevede una nuova durata per la stagione di riscaldamento per la zona climatica A mentre si confermano le altre per tutte le zone climatiche rimanenti. Si ha la seguente tabella riepilogativa.
Tabella 8: Durata della stagione di riscaldamento
Nel caso di verifica energetica occorre allora calcolare il periodo di riscaldamento fino a quando la temperatura esterna assume il valore:
gn e i day Q t t H con:
te temperatura esterna media giornaliera, °C;
ti temperatura interna di set point per il riscaldamento, °C;
Qgn apporti energetici solari e interni medi giornalieri, J;
H coefficiente di scambio termico dell’edificio dato dalla somma dei coefficienti di scambio termico per trasmissione e ventilazione, W/K;
day la durata del giorno in secondi (86400 s).
Per il raffrescamento estivo la temperatura esterna non è inferiore al valore sopra scritto.
Calcolo degli scambi termici per trasmissione
Questi contributi si calcolano mediante la relazione:
, , , , , H tr tr adj i e r k r k sol op k Q H t t F Q
ove si ha il simbolismo: Htr,adj coefficiente di trasmissione termica della zona corretto per tenere conto della
differenza di temperatura interno – esterno. In questo modo si tiene conto della temperatura dell’ambiente limitrofo che non coincide con quella dell’ambiente esterno, W/K;
ti temperatura di set point interna della zona considerata, °C;
te temperatura esterna media mensile, °C;
Fr,k fattore di forma fra il componente edilizie k.mo e la volta celeste;
r,k flusso dovuta alla radiazione infrarossa verso la volta celeste del componente k.mo, MJ;
Qsol,op apporti di energia termica dovuti alla radiazione solare incidente sui componenti
opachi, in MJ.
Il flusso solare sulle pareti opache è calcolato con la relazione: , / , , , , / , ,
sol w op k
F
sh ob kA
sol w op kI
sol k
ove:
Fsh,ob,k fattore di riduzione per ombreggiatura relativo ad elementi esterni per l’area di
captazione solare effettiva della superficie k.ma;
Asol,w,k area di captazione solare effettiva della superficie vetrata k.ma con dato
orientamento e angolo di inclinazione sul piano orizzontale, m², data da, per superfici finestrate:
, , 1 , sol w sh gl gl F w p A F g F A , , , sol op sol c se c eq cA
R U
A
con sol,c fattore di assorbimento solare del componente opaco, Rse resistenza termica superficiale del componente opaco, W/(m²K), Ac
area proiettata del componente opaco, m², Uc,eq trasmittanza termica equivalente del componente opaco, W/(m²K);
Isol,k irradianza solare considerato o della frazione di mese sulla superficie k.ma,
con data inclinazione ed orientamento, W/m².
Il coefficiente globale di scambio termico è dato dalla relazione: ,
tr adj D g U A
H
H
H
H
H
ove:
HD coefficiente di scambio termico per trasmissione verso l’ambiente esterno, W/K;
Hg coefficiente di scambio termico per trasmissione verso il terreno, W/K,
HU coefficiente di scambio termico per trasmissione verso gli ambienti non climatizzati, W/K;
HA coefficiente di scambio termico per trasmissione verso altre zone climatizzate a temperatura diversa, W/K.
Ciascun coefficiente di scambio è dato da una relazione del tipo:
, , x tr x i i L k k j k H b U A L
ove è: Ai area dell’elemento, m²; Ui trasmittanza termica dell’elemento, W/(m²K);
Lk lunghezza del ponte termico lineare, m;
L,k trasmittanza lineare del k.mo ponte termico, W/(mK);
btr,x fattore di aggiustamento <>1 quando la temperatura dell’ambiente confinato è diversa da quella esterna.
Per la ventilazione l’energia scambiata vale:
, ,
H ve ve adj i e
Q H t t
Con analogo simbolismo. Il coefficiente globale di scambio per ventilazione vale:
, . , , ,
ve adj a p a k ve k ve k mn
H c
b Vove:
acpa capacità termica dell’aria, 1200 J/(m³K);
Vve,k,mn portata volumetrica dell’aria, m³/s;
bve,k fattore di correzione della temperatura per il flusso dell’aria.
La portata d’aria si calcola imponendola pari a 0,3 Vol/h ovvero 15 m³/h per persona.
La norma fornisce tutte le tabelle dei fattori correttivi e tutte le metodologie per il calcolo di ciascuna componente energetica (apporti gratuiti interni, apporti solari, gestione delle schermature esterne, scambi con il terreno, coefficienti di utilizzo, costante di tempo dell’edificio, ...).
6.2.3 CALCOLO DEL FABBISOGNO DI ENERGIA TERMICA PER UMIDIFICAZIONE E