Esercitazioni Capitolo 6 -7

Benessere ambientale

Bilancio termico e di massa di ambienti confinati

1) In una palestra sono presenti 30 persone con un livello di attività metabolica pari 3 Met (A =

1.8 m2; 1 Met = 58 W/m

2). Se la produzione di vapore per persona è pari a 100 g/h valutare i

complessivi flussi sensibili ϕϕϕϕsen e latenti ϕϕϕϕlat prodotti dalle persone.

Il flusso totale (sensibile + latente) smaltito dalle persone è:

Il flusso latente complessivo prodotto è:

2) Il rinnovo d’aria esterna di un ambiente (volume V= 300 m3) è pari a n = 0,3 (1/h ). Se si vuole

mantenere la temperatura dell’aria interna a ti = 20 °C in corrispondenza alla temperatura

esterna te = 0 °C (umidità relativa ie= 80% ) si valuti il flusso termico di ventilazione ϕϕϕϕv. (N.B.

cp ≅ 1005 J/(kgK))

Il valore del volume specifico dell’aria si legge sul diagramma ASHRAE. In corrispondenza a

te = 0 °C e ie= 80% si ha:

ve = 0,77 m3/kg.

Il flusso sensibile di ventilazione ϕϕϕϕv. è esprimibile da:

vϕϕϕϕ = W653)tt(cv

1V

3600

n)tt(c

v

1q)tt(cq iep

e

iep

e

viepm ====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅

3) Quale sarà la trasmittanza termica K1 di una parete perimetrale in calcestruzzo spessa 60 cm?

La conducibilità termica del materiale è λλλλ1 = 1.9 W/( m K); ααααi = 8 W/(m2 K); ααααe = 23 W/(m

2

K).) Quale valore K2 assumerà la trasmittanza termica se alla parete viene applicato uno strato

di 5 cm di isolante termico ( λ2 = 0.05 W/(m K)) ?

i1

1

e

1 1

λ

s1

1K

αααα++++++++

αααα

====

Km

W06,2

23

1

1,9

0,6

8

1

1K

21 ====

++++++++

====

W9396308.1583Tot ====⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ

W7312

W20843600

1010010250130gr30gr30

latTotsen

33

v0vlat

====ϕϕϕϕ−−−−ϕϕϕϕ====ϕϕϕϕ

====⋅⋅⋅⋅

⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅≅≅≅≅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ−−−−

i2

2

1

1

e

2 1

λ

s

λ

s1

1K

αααα++++++++++++

αααα

====

Km

W67,0

23

1

0,05

0,05

1,9

0,6

8

1

1K

22 ====

++++++++++++

====

4) Si valuti il fabbisogno termico invernale dell’aula A1, supponendo che abbia basamento in CLS

su terreno.

• V = 12,2 x 11,8 x 3,3 = 475 m3

volume dell’aula

• S finestra = 3,3 x 0,96 = 3,2 m2 superficie singola finestra

• ta = 20°C temperatura ambiente;

• te = 0°C temperatura esterna di progetto

• tNR=8°C temperatura di locali non riscaldati

• tT = 12,5°C temperatura terreno

• KL = 0,15 W/mK trasmittanza lineica dei ponti termici

• n = 0,3 h-1

ricambi d’aria orari

Per il calcolo delle trasmittanze termiche si suppone che le superfici opache e trasparenti che

delimitano l’aula siano caratterizzate da:

K (Parete perimetrale su esterno)

Materiale Conduttività

[W/mK]

Spessore

[m]

Intonaco di cemento 1,4 0,02

CLS 0,83 0,3

Polistirene 0,036 0,02

Muratura in mattoni 0,43 0,06

Intonaco di calce e cemento 0,9 0,02

Km

W8,0

23

1

0,9

0,02

0,43

0,06

0,036

0,02

0,83

0,3

1,4

0,02

8

1

1K

2====

++++++++++++++++++++++++

====

Kint (Parete su interno) Materiale Conduttività

[W/mK]

Spessore

[m]

Intonaco di calce e gesso 0,7 0,015

Muratura in mattoni 0,25 0,12

Intonaco di calce e gesso 0,7 0,015

Km

W3,1

8

1

0,7

0,015

0,25

0,12

0,7

0,015

8

1

1K

2====

++++++++++++++++

====

Kpav (pavimento) Materiale Conduttività

[W/mK]

Spessore

[m]

Ciotoli e pietre frantumate 0,7 0,3

CLS 0,83 0,14

Sottofondo sabbia-cemento 1,4 0,02

Pavimento in gomma dura 0,16 0,01

Km

W1

16,0

0,01

1,4

0,02

0,83

0,14

0,7

0,3

8

1

1K

2====

++++++++++++++++

====

Kfin (finestre) Materiale Conduttività

[W/mK]

Spessore

[m]

Vetro 1 0,004

Intercapedine aria / 0,008

Vetro 1 0,004

Km

W26,3

23

1'R

1

0,0042

8

1

1K

2fin ====

++++++++⋅⋅⋅⋅++++

====

R’ si ricava dal grafico sottostante: per un’intercapedine di 8mm ed emissività α = ε1 =ε2 = 0,82, R’

risulta 0,13.

Intercapedini verticali: R’ per diversi fattori di

emissività delle superfici affacciate (α = ε1 = ε2)

Il contributo termico legato al rinnovo d’aria è:

W997204753,035,0)tt(Vn35,0)tt(cnV3600

1eaeapaav ====⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅====−−−−ρρρρ====ϕϕϕϕ−−−−

I contributi attraverso le pareti perimetrali φp e quelle su ambienti interni φpi , trascurando i fattori

di orientamento e l’ombreggiamento, sono i seguenti:

(1) LATO EST (Stradone Sant’Agostino)

W1850)tt(LK2)tt(SK)tt(SK eaLeafinfinea11p ====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ−−−−

S1 = (12,2 x 3,3) – 22,4 = 18 m2

Sfin = 7 x 3,2 = 22,4 m2

L = 12,2 + 3,3 + 3,3/2 = 17 m

(2) LATO SUD (P.zza Sarzano)

W734)tt(LK2)tt(SK eaLea22p ====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ−−−−

S2 = 11,8 x 3,3 = 39 m2

L = 2 x 3,3 + 11,8 = 18,4 m

(3) LATO OVEST (Cortile interno)

Una parte del lato ovest da su ambiente esterno, una parte da su ambiente interno che si considera

non riscaldato.

W1295)tt(LK2)tt(SK)tt(SK eaLeafinfinea33p ====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ−−−−

W254)tt(LK2)tt('SK)tt('SK NRaNRLNRafinfinNRa3int3pi ====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ−−−−

S3 = (12,2 – 2,8) x 3,3 – 16 = 15m2

S’3 = (2,8 x 3,3) - 4 = 5,2 m2

Sfin = 5 x 3,2 = 16 m2

S’fin = 2,1 x 1,96 = 4 m2

L = (12,2 – 2,8) + 3,3 + 3,3 = 20 m

LNR = 2,8 + 3,3/2 = 4,5 m

(4) PAVIMENTO

W767)tt(LK2)tt(S'K TaLTa44p ====−−−−⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅++++−−−−⋅⋅⋅⋅====ϕϕϕϕ−−−−

S4 = 12,2 x 11,8 = 144 m2

L = 11,8 + 12,2 = 24 m

La norma UNI 7357 definisce il valore della trasmittanza fittizia da considerare sul lato terreno.

Questa è così definita:

C

1

K

1

1K'

++++

====

C = 2 W/m2K (conduttanza del terreno)

K = Kpav = 1 W/m2K (trasmittanza del pavimento)

Km

W66,0

2

1

0,98

1

1K'

2 ⋅⋅⋅⋅====

++++

====

Quindi il flussi totale disperso attraverso le pareti esterne e quelle interne risulta rispettivamente:

W4646p ====ϕϕϕϕ−−−−

W254pi ====ϕϕϕϕ−−−−

Il fabbisogno termico dell'ambiente è:

ϕϕϕϕim = - ϕϕϕϕv - ϕϕϕϕp - ϕϕϕϕpi = 5897 W