I cicli di condizionamento e le portate di aria da immettere in ambiente

I cicli di condizionamento e le portate di aria da immettere in ambiente

Corso di Laurea in Ingegneria Edile Sede di Ravenna

IMPIANTI TECNICI

Docente:

Prof. Ing. Luca Barbaresi Tel: 051-2093303/90549

I carichi termici

Qt 26 Qv

inverno

estate

I carichi termici

Il carico termico è composto principalmente da 3 contributi:

• Trasmissione attraverso i componenti edilizi dovuto alla differenza di temperatura tra aria interna (T_i) ed esterna (T_e)

• Irraggiamento solare attraverso le chiusure trasparenti (e attraverso quelle opache tenendo conto degli effetti di inerzia termica)

• Carichi interni (illuminazione, apparecchiature, persone, ecc.)

Distinzione tra

• Carichi termici sensibili (determinano una variazione di temperatura dell’ambiente

• Carichi termici latenti (determinano una variazione di umidità assoluta dell’ambiente)

Impianto di condizionamento a tutta aria

A a v

I

a

X m m X

m  +  = 

A a latente

sensibile I

a

h Q Q m h

m    +  = 

( ) ( )

( ) ^{( ) ( )( )}

(

)

(

)

(

)

a latente

A I

a A

I pv pa

a

A I

p sensibile a

A I

a sensibile

X X

r m X

X r m h

h m Q

kW t

t X m

t t

Xc c

m

t t

c m h

h m Q

−





=

−





=

−

=

− +

=

− +

=

=

−

=

−

=





 







 

] [

805 ,

1 006 ,

1

I I a,h ,X

m m_a,h_A,X_A

ma :portata di aria soggetta ai carichi termici dell’ ambiente mv: portata di vapore immessa in ambiente

cp : calore specifico dell’aria umida r : calore latente di vaporizzazione

estrazione

Sistema considerato: locale Equazioni di bilancio dell’aria:

1 1, ,h X

m_a m_a,h_A,X_A



sen m

Q Q

X X

h h

v

latente sensibile

I A

I

A

= + = 1

−

−







Impianto di condizionamento a tutta aria

 Dh_tot

I

A

DX

estrazione

Retta di lavoro dell’ambiente R

( )

( ^{h h} ) ^{h h} ( ^{h h} ) ^{sen }

Q Q

R Q

latente I

sensibile A I

A

sensibile I

A latente

sensibile

sensibile

= 1

− +

−

= −

=  + 





Dh_sen

Dh_lat

I

A

Il valore di R individua l’inclinazione della retta di trasformazione (o di lavoro) dell’aria in ambiente

Retta di trasformazione ambiente

A

II I

III IV

III quadrante: riscaldamento e umidificazione (0<R<1) tipico caso estivo

IV quadrante: raffreddamento e umidificazione (1<R<) tipico caso invernale

Condizionamento estivo

t_A = 26°C f_A = 50 % t_E = 32°C f_E = 70 %

A I

I A

E

(t_A - t_I=8÷10°C)

estrazione

Note le condizione dell’aria da mantenere in ambiente (punto A) e quelle dell’aria esterna (punto E) e noti i carichi termici dell’ambiente (Q_S e Q_L), si determina dapprima il punto di immissione dell’aria in ambiente (punto I) che si trova sulla retta di lavoro e tale che (ta-ti < 8°C)

t_I = ? f_I = ?

Impianto a tutta aria - caso estivo

Senza ricircolo

I A

E

H’H E-H: raffreddamento e deumidificazione H’: temperatura batteria raffreddamento H-I: post-riscaldamento

Impianto a tutta aria - caso estivo

Parziale ricircolo

I A

E

M H’H

M: punto di miscela tra aria esterna e aria di ricircolo

Condizionamento invernale

t_A = 20°C

f_A = 50 % t_E = 0°C f_E = 80 %

A I

t_I = ? f_I = ?

A I

E

(t_I - t_A=8÷10°C)

Impianto a tutta aria - caso invernale

Senza ricircolo

A I

E

C D

Impianto a tutta aria - caso invernale

parziale ricircolo

A I

E

C D

M

Esempio

Nel periodo estivo i carichi termici di un ufficio ammontano a Q_sens= 9868 W e Q_lat 1200 W.

Le condizioni termoigrometriche dell’aria esterna sono t_bsE= 34°C e _E= 85%, mentre quelle dell’ambiente interno sono t_bsI= 26°C e _I= 50%,

Calcolare i punti del ciclo di condizionamento e le potenze scambiate nell’ipotesi di temperatura di immissione dell’aria pari a t_I = 18°C, 15 persone e di batteria di raffreddamento con fattore di by-pass pari a 0,2.

Esempio

E

A Si determinano sul diagramma

gli stati A ed E e si leggono i valori delle varie grandezze

Carichi sensibili

Q

= 9868 W

Carichi latenti

Q

= 1200 W

89 , 1200 0

9868

9868 =

= +

=

tot sens

Q R Q

Scelgo come condizioni di immissione una temperatura di T_I=18 °C

Esempio

Calcolo della retta di lavoro dell’ambiente R

Calcolo la portata d’aria con queste condizioni:

h kg s

h kg h

m Q

I A

TOT

TOT

1 , 209 / 4350 /

8 , 43 9

, 52

11 = =

= −

= −



Ipotizzo una portata di rinnovo di aria esterna pari a : h

kg m

n

m



=

 

= 15  72 = 1080 /

h / kg 3270 1080

4350 m

m

m 

= 

− 

= − = Esempio

( ^{t t} ) ¹ ( ^{26 9 , 8 18} ) ^{9 8 , 8 3600 4410 kg / h}

c m Q

I A

p

sens

TOT

=  =

−

= 

= −



Oppure in modo approssimato:

Esempio

E

I A H’H

M

- Determinazione del punto di miscela “M”

C 0 , 4350 28

3270 26

1080 34

m

m t

m t t

TOT

ricircolo i

rinnovo e

M

 +  = 

 = +

= 







kg / g 22 , 4350 15

3270 5

, 10 1080

5 , 29 m

m X

m

X X

TOT

ricircolo A

rinnovo E

M

=  +  =  +  =







- Determinazione del punto “H”

2 , ' 0

− ' =

= −

H M

H BHF H

Avendo un fattore di by-pass per la batteria fredda di 0,2 si determina la temperatura del punto H’

C

t

13 

- Dimensionamento della batteria di raffreddamento

kW h

h m

Q 

= 

 (

−

) = 1 , 209  ( 67 − 41 ) = 31 , 43

- Dimensionamento della batteria di postriscaldamento

kW h

h m

Q 

= 

 (

−

) = 1 , 209  ( 43 , 8 − 41 ) = 3 , 4