Luogo Clima Funzione Progetto
E.7 Edifici adibiti ad attività scolastiche a tutti i livelli e assimilabili E.8 Edifici adibiti ad attività industriali ed artigianali e assimilabil
8. MODELLO DINAMICO DELLA UNI EN 1
8.2 DEFINIZIONE DELLE CONDUTTANZE, DELLA CAPACITÀ TERMICA E DEI FLUSSI TERMICI SCAMBIAT
Le conduttanze e la capacità termica presenti in Figura 6 sono definite nella Norma UNI EN 13790. Si riportano qui di seguito le definizioni generali. Per i casi particolari si rimanda alla suddetta norma.
8.2.1 CONDUTTANZA DI VENTILAZIONE, HVE
La conduttanza di ventilazione è definita dalla relazione: ove:
Hve conduttanza di ventilazione, W/K;
aca capacità termica per unità di volume dell’aria di ventilazione, pari a 1200 J/(Km³);
bve,k fattore correttivo che tiene conto della temperatura dell’aria di ventilazione per la zona k rispetto alla temperatura di alimentazione, Tsup;
qve,k,mn portata di ventilazione per la zona k, m³/s.
La norma prevede correzioni nel caso di recupero di calore. Si rimanda ad essa per una descrizione dettagliata del calcolo di Hve.
8.2.2 CONDUTTANZA DI TRASMISSIONE ATTRAVERSO LE FINESTRE, HTR,W
La definizione è data dalla relazione:
ove si ha:
Htr,w conduttanza per le superfici vetrate, W/K;
btr,w fattore di correzione nel caso si abbia una differenza di temperatura diversa da quella di progetto ta-te;
Aj Area della superficie delle finestre, m²;
Uwj Trasmittanza della generica finestra j, W/(m²K).
8.2.3 CONDUTTANZA DI TRASMISSIONE DELLE PARETI OPACHE, HTR,OP
La trasmittanza delle pareti opache, corretta per i casi di differenza di temperatura diversa da quella di progetto, è data dalla relazione:
ove è:
HD conduttanza per trasmissione diretta verso l’esterno, W/K;
Hg conduttanza per trasmissione diretta verso il terreno, W/K;
HU conduttanza per trasmissione diretta verso ambienti non climatizzati, W/K;
HA conduttanza per trasmissione diretta verso edifici adiacenti, W/K.
La generica forma di ciascuna delle suddette conduttanze è del tipo: , , , ve a a ve k ve k mn H
c
b q , , j tr w tr w j w H b
A U , tr adj D g U A H H H H H
, x tr x i i i k k k j j H b
AU
l
ove si ha:
Ai Area dell’elemento i della superficie dell’involucro, m²;
Ui Trasmittanza dell’elemento i, W/(m²K);
lk lunghezza del ponte termico lineare k, m;
k Trasmittanza termica lineare del ponte termico k, W/m;
i Trasmittanza termica puntuale del ponte termico puntuale j, W/K;
btr,x Fattore correttivo per differenze di temperatura non coincidente con quella di
progetto.
8.2.4 CONDUTTANZE DI ACCOPPIAMENTO HTR,EM E HTR,MS
Al fine di tenere conto degli scambi radiativi di lunghezza d’onda lunga (> 3 m) la Norma UNI EN 13790 prevede che la conduttanza delle pareti opache, Htr,op, si suddivida i due parti.
Si osservi che la Htr,op dovrebbe collegare i nodi Te e Tsi se non si tenesse conto dello scambio
radiativo di alta lunghezza d’onda. La norma suggerisce il calcolo delle seguenti conduttanze:
ove:
hms è il coefficiente di convezione termica che la Norma pone pari a 9.1 W/(m²K);
Am è l’area della massa efficace, m².
La Norma UNI EN 13790 non specifica i motivi della scelta del coefficiente hms pari a 9.1
W(m²K). Questo dipende, fra l’altro, dalle caratteristiche delle pareti, dalla loro massa e dall’isolante eventualmente presente e dalle loro capacità di scambio radiativo oltre che dalle condizioni dello scambio (temperature in gioco).
L’area della massa efficace è data dalla relazione:
ove:
Cm è la capacità termica interna dell’edificio, J/K;
Aj è l’area dell’elemento j, m²;
j è la capacità termica interna per unità di area dell’elemento j, in J(m²K).
Il valore di j è definito nella UNI EN 13786 in modo analitico ma può anche essere
determinato in modo forfettario mediante il Prospetto 19 della Norma UNI TS 11300/1, come indicato in Tabella 39.
La capacità termica di massa dell’intero edificio è data dalla relazione:
La UNI EN 13790 indica anche un metodo semplificato, rivelatosi sufficientemente realistico nelle analisi effettuate nel presente lavoro, per calcolare Am e Cm mediante la seguente tabella:
Classe Am Cm Molto leggera 2.5* Af 80000* Af Leggera 2.5* Af 110000* Af Media 2.5* Af 165000* Af Pesante 3.0* Af 260000* Af Molto pesante 3.5* Af 370000* Af , tr ms ms m H h A 2 2 m m j j C A A
m j j C
ATabella 39: Valori di default per il calcolo di Am e di Cm
8.2.5 COEFFICIENTI DI SCAMBIO TERMICO PER LE CONDUTTANZE DI ACCOPPIAMENTO
La conduttanza di accoppiamento Htr,em è definita dalla relazione:
con il simbolismo sopra descritto. In pratica Htr,em è ottenuta dal parallelo fra Htr,op e -Htr,ms.
Infine la trasmittanza di accoppiamento fra il nodo Ts e Tm è data ha Htr,is definita dalla
relazione:
ove:
his è il coefficiente di scambio termico fra i due nodi Ts e Tm, W/(m²K);
Atot è l’area di tutte le superfici che si affacciano sulla zona dell’edificio, m².
Il coefficiente his è definito dalla Norma pari a 3.45 W/(m²K).
Si osserva, anche con riferimento agli scambi interni indicati in Figura 52, che la superficie Atot è riferita a tutte le superfici interne dell’edificio (o dell’ambiente nel caso di calcolo di tipo multi room) e non alle sole superfici di scambio termico verso l’esterno, come normalmente si
calcola con le UNI TS 11300 (superfici esterne del volume lordo riscaldato). In pratica occorre tenere in conto tutte le superfici che effettuano scambi radiativi con l’aria ambiente (cavità
radiativa). Questo comporta la necessità di fornire al modello anche le superfici delle pareti
interne.
8.2.6 APPORTI INTERNI, FINT
Gli apporti interni sono dati, in termini di flusso termico in W, da tutte le sorgenti interne comprendenti persone, lampade, motori e recuperi energetici degli impianti attivi (riscaldamento o raffrescamento, ventilazione e ACS).
La Norma indica dettagliatamente come effettuare il calcolo di questi flussi, in modo del tutto simile a quanto indicato dalle UNI TS 11300. Ad essa si rimanda per la formulazione completa.
Nel caso di un metodo di calcolo dinamico è possibile avere una formulazione oraria del flusso interno, Fint, e cioè occorre tenere conto del profilo d’uso sia degli occupanti che delle varie
sorgenti interne (ad esempio per l’ACS, l’illuminazione, per il recupero energetico dagli impianti. Questo tipo di formulazione è tipica dei programmi di calcolo dei carichi termici estivi e caratterizzano la variabilità oraria delle sorgenti interne. Lo stesso criterio si deve adottare con il metodo orario qui esaminato.
8.2.7 APPORTI SOLARI, FSOL
Il flusso solare, in W, è dato dalla relazione:
ove:
Fsol Flusso solare totale, W;
, , , 1 1 1 tr em tr op tr ms H H H , tr is is tot H h A , ,
sol sh sol k sol rk r k
Asol,k area di captazione efficace della k.ma superficie, m²;
Fsh fattore di ombreggiamento della k.ma superficie;
Isol valore medio dell’irraggiamento solare sulla k.ma superficie, W;
Fr,k extra flusso ad alta lunghezza d’onda verso la volta celeste, W;
fr,k fattore di vista fra l’elemento k e il cielo.
La Norma indica dettagliatamente come calcolare Frk. Informazioni ancora più dettagliate
sono disponibili nella UNI TS 11300. Anche in questo caso occorre un profilo orario per rispondere alle esigenze di un calcolo dinamico.
L’irraggiamento solare indicato nella precedente relazione è il valore medio giornaliero, come indicato dalla UNI 10349 o dalle tabelle Enea. Tuttavia per un andamento orario dell’irraggiamento solare occorre avere le serie storiche dei valori medi orari giornalieri per ciascun mese. Tali dati possono essere reperiti in letteratura dai data base internazionali (ad esempio IGDG, o Weather Data di ENERGY PLUS®).
Nei casi in cui non si abbiano dati sperimentali per le località di riferimento si possono utilizzare metodi di detrending a partire da dati medi giornalieri, quali quelli forniti dalla UNI 10349.
8.2.8 FLUSSO DI ENERGIA AL NODO TSI
Il flusso di energia interna verso il nodo Tsi è dato dalla relazione:
Con il simbolismo sopra indicato. Ne caso del metodo orario Fis non è un valore unico ma un
vettore di dati orari che deve essere fornito al modello. E’ anche possibile un calcolo automatico interno alle routine di calcolo.
8.2.9 FLUSSO VERSO IL NODO TS
E’ dato dalla relazione:
Con il simbolismo già indicato. La Norma non fornisce alcuna giustificazione su questa definizione.
Come per Fis, anche Fst e successivamente Fm, sono vettori orari.
8.2.10 FLUSSO VERSO IL NODO TM
E’ data dalla relazione:
con il simbolismo sopra definito. Fm è un vettore orario.
int 0.5 is F F