Calcolo Dei Carichi Termici Invernali Di Un Edificio

I PARTE: CALCOLO DEI CARICHI TERMICI INVERNALI DI UN EDIFICIO

1

JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

DATI GENERALI SUL SISTEMA EDIFICIO-IMPIANTO DI RISCALDAMENTO Si fa riferimento all'edificio rappresentato in pianta ed in sezione. Le caratteristiche principali del sistema edificio-impianto sono di seguito riportate: -

L'edificio in esame ha otto piani.

-

L'edificio, destinato a residenza con carattere continuativo, è classificato come edificio del tipo E. 1(1) in base all'art. 3 del DPR 412/93 ed in base all'Appendice A della UNI 10379, nei quali è riportata la classificazione generale degli edifici per categorie; pertanto si ha:  il valore massimo della temperatura media ambiente per i locali riscaldati è pari a 20 °C + 2 °C di tolleranza (DPR 412/93, art A comma 1).  il numero di volumi d'aria ricambiati in un'ora è pari a 0,5 (DPR 412/93, art.8 comma 8).

I PARTE: CALCOLO DEI CARICHI TERMICI INVERNALI DI UN EDIFICIO JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

PIANTA

NORD

→

2


PIANTA

NORD

→

3


4


PARAMETRI AMBIENTALI L'edificio in esame è localizzato a Napoli; vengono di seguito riportati i principali parametri ambientali. -

Città:

Napoli

-

Altitudine (UNI 10349, prospetto VII):

17 m

-

Latitudine (UNI 10349, prospetto VII):

40° 51’

-

Longitudine (UNI 10349, prospetto VII):

14°15’

-

Temperatura invernale di progetto (DPR 1052/77, All.l):

2,0 °C

-

Gradi giorno (DPR 412/93, all.A):

1.034 K-d

-

Zona climatica (DPR 412/9 3,art.2 comma 1 ed all A):

-

Temperatura media stagionale dell'aria esterna (UNI 10379, prospetto X):

C 12,0 °C

CALCOLO DELLA TRAMITTANZA TERMICA UNITARIA DI CIASCUN COMPONENTE OPACO CARATTERISTICHE TERMOFISICHE DEI COMPONENTI OPACHI COSTITUENTI L'INVOLUCRO EDILIZIO L'attuale normativa prevede che, ai fini del calcolo del Cd, i valori delle trasmittanze termiche unitarie superficiali ed i dati relativi alla conduttività termica dei diversi materiali siano rilevati dalla UNI 7357. Nel seguito vengono riportate le caratteristiche termofisiche e le trasmittanze termiche unitarie U dei componenti opachi che entrano nel calcolo delle dispersioni termiche della zona riscaldata. I parametri termofisici relativi ai materiali ed ai solai, per quanto sopra rilevato, sono ricavati dalle UNI 10351 e 10355 (più recenti rispetto ai dati della UNI 7357). I coefficienti superficiali di scambio termico utilizzati sono tratti dalla UNI 10344, punto 10.1 e sono pari a: 2

he = 25 W/m K per superfici rivolte verso l'ambiente esterno; 2

hi = 7,7W/m K per superfici rivolte verso ambienti interni o altri. Il calcolo della trasmittanza termica unitaria U viene effettuato come riportato al punto 7.2.1.3 della UNI 7357 (in cui, però, la trasmittanza unitaria U è indicata con K e i coefficienti superficiali di scambio termico sono indicati con ө invece che con h).

i dati riportati per ciascuna esposizione devono ritenersi validi per angoli compresi tra - 22,5° e + 22,5° nell'intorno della direzione considerata (UNI 10379 par.4.1.1.1 punto e).


5


La relazione utilizzata è:

1 U = ——————————— 1/hi + ∑ Sk/λk + ∑ 1/Cj + 1/he in cui: -

n è il numero di strati omogenei che compongono la parete;

-

Sk è lo spessore del generico strato omogeneo k, m

-

λk è la conduttività utile di calcolo del generico strato omogeneo k, W/m K

-

m è il numero di eventuali intercapedini e strati non omogenei presenti nella parete;

-

Cj è la conduttanza termica unitaria del generico strato non omogeneo o intercapedine, W/m K.

2

Si noti che nella UNI 7357 i valori di h, λ e C sono leggermente diversi da quelli riportati nelle UNI 10344, 10351 e 10355. Nel seguito, per il calcolo della trasmittanza termica unitaria dei componenti opachi si fa riferimento, come si è già detto, ai valori delle UNI 10344, 10351 e 10355, in quanto i risultati ottenuti sono pressoché coincidenti (a rigore il calcolo delle trasmittanze unitarie andrebbe effettuato due volte, con i valori della UNI 7357 per il calcolo del Cd e con quelli delle UNI 10344, 10351 e 10355 per il calcolo del rendimento globale medio stagionale e del FEN).

Nelle seguenti tabelle sono descritti in dettaglio i componenti opachi dell'involucro edilizio. In particolare, per ciascuno strato sono riportati: -

lo spessore,m

-

la densità, kg/m³

-

la conduttività utile di calcolo, W/m² K

-

la conduttanza termica unitaria, W/m² K, che, per strati omogenei, è pari al rapporto tra conduttività e spessore

-

la resistenza termica unitaria, m² K / W, pari all'inverso della conduttanza unitaria.

In ciascuna tabella sono inoltre riportati: -

lo spessore totale del componente, m

-

la resistenza termica unitaria globale, m K/W, pari alla somma delle resistenze unitarie dei singoli

2

strati -

2

la trasmittanza termica unitaria, W/m K, pari all'inverso della resistenza termica unitaria globale


6


PARETE ESTERNA

PARETE ESTERNA N° DESCRIZIONE

spessore densità 3 kg/m m

conduttività W/mK

1 strato liminare interno

Conduttanza resistenza 2 2 W/m K m K/W 7,70

0,1298

70

0,0142

2

intonaco interno di calce e gesso

0,01

1.400

3

Mattoni

0,07

1.000

0,36

5,14

0,1944

4

polistirene espanso sinterizzato

0,05

30

0,04

0,8

1,25

5

Mattoni

0,12

1.000

0,36

3

0,3333

6

strato liminare esterno

25,00

0,0400

Totali

0,25 2

Trasmittanza unitaria U, W/m K

0,5097

0,70

1,9617


7


PARETE VERSO IL VANO SCALA

PARETE VERSO IL VANO SCALA n° DESCRIZIONE

spessore densità conduttività 3 m kg/m W/mK

1 strato liminare interno

Conduttanza 2 W/m K 7,70

resistenza 2 m K/W 0,1298

2 intonaco interno di calce e gesso

0,01

1.400

0,70

3 Mattoni

0,07

1.000

0,36

4 polistirene espanso sinterizzato 5 intonaco esterno di calce

0,040 0,020

30 1.800

0,04 0,90

1 5,14

1,0000 0,0222

6 intonaco interno di calce e gesso

0,01

1.400

0,70

70

0,0142

7,70

0,1298

7 strato liminare esterno Totali

0,2 2


0,5963

70 5,14

0,0142 0,1944

1,6768


8


SOLAIO DI COPERTURA

SOLAIO DI COPERTURA n° DESCRIZIONE

spessore densità conduttività 3 W/mK m kg/m

1 strato liminare interno 2 intonaco interno di calce e gesso

0,01

3 solaio latero-cementizio (*)

0,180

1.400

conduttanza 2 W/m K 7,70

resistenza 2 m K/W 0,1298

0,70

70

0,0142

0,21

1,16

0,8571

4 barriera al vapore (polietilene)

0,0001

950

0,35

5 isolante (polistirene espanso estruso)

0,06

30

0,04

0,66

1,5

6 Impermeabilizzante (bitume)

0,006

1.200

0,17

28,3

0,0353

7 sottofondo di cemento magro

0,040

800

0,30

7,5

0,1333

8 pavimento in piastrelle

0,010

2.300

1,00

100

0,0100

25,00

0,0400

9 strato liminare estemo Totali

3500

0,30 2


0,355

(*) conduttività equivalente desunta dalla UNI 1035

* λequi = λcls x (A cls/ A tot) + λ lat x (A lat / A tot)

0,0003

2,81 5 (codice elemento: 2.

.06i)


9


PORTE D'ACCESSO AGLI APPARTAMENTI E AI DEPOSITI n° DESCRIZIONE 1 strato liminare interno 2 legno di acero 3 strato liminare interno Totali 2 Trasmittanza unitaria U, W/m K

spessore densità conduttività conduttanza 2 3 m W/mK W/m K kg/m 7,70 0,050 710 0,18 3,60 7,70 0,050 1,860

resistenza 2 m K/W 0,1299 0,2778 0,1299 0,5375

Viene di seguito riportata una tabella di sintesi delle trasmittanze termiche unitarie U dei componenti opachi dell'edificio in esame.

Componente opaco

2

U [W/m K]

Parete esterna

0,5097

Parete verso il vano scala

0,5963

Solaio di copertura

0,355

Porte d'accesso ad appartamenti e depositi

1,860


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CALCOLO DELLA TRAMITTANZA TERMICA UNITARIA DI CIASCUN COMPONENTE TRASPARENTE CARATTERISTICHE TERMOFISICHE DEI COMPONENTI FINESTRATI Di seguito si riportano le caratteristiche dei componenti finestrati presenti nell'edificio in esame.

N.l: finestra a due ante

N.2: finestra a un'anta 2

Dimensioni complessive delle aperture Spessore del vetro Spessore del telaio Area del vetro Ag

1,3 m x l,25m = 1.625 m

4 mm 10 cm 2 2 (1.05x0.5)= 1,05 m

4mm 10 cm 2 0,74m x1,05m= 0,77 m

Area del telaio Af

3(0,10x 1,05) + 2 + 2(0,10x 1,3) = 0,575 m

2(0,10x 1,25) + 3(0,10x2) + 2 2 + 2 (0,10x0.74) = 0,398m + 2 (0,10 x1,3) = 0.86 m

Perimetro della superficie vetrata Lg Tipo di serramento Tipo di vetro Tipo di telaio

2 [2 (0,5+ 1,05)] = 6.2 m

2(0,74+1,05) = 1.79 m

2 [2 (0,5+ 2)] = 10 m

Singolo Singolo

Singolo Singolo

Singolo Singolo

Metallico con taglio termico d = 6 mm

Metallico con taglio termico d = 6 mm

Metallico con taglio termico Distanza minima tra d = 6 mm due sezioni di metallo del telaio ε = 0,837 Emissività termica di tutte le superfici vetrate

0.94m x 1.25 m = 1,175 2 m

N.3: porta finestra a due ante 2 1,3 m x 2.2 m = 2.86 m

ε = 0,837

4 mm 10 cm 2 2 (0,5 x 2) = 2 m

ε = 0,837

Nel seguito vengono valutati i valori della trasmittanza termica unitaria U dei componenti finestrati dell'edificio in esame, in base alla UNI 10345. Tutti i componenti finestrati sono realizzati con vetro singolo 4mm con emissività normale e telaio metallico con taglio termico. La trasmittanza termica unitaria Uw di un componente finestrato è calcolata come media pesata, rispetto alle aree, delle trasmittanze termiche del vetro e del telaio, corretta per la presenza del 3

ponte termico (relazione[1] della UNI 10345 ):

Ag Ug + AfUf +Lg\|/1 Uw=────────────── Ag+Af

UNI 10345


11


in cui : -

Ag = area del vetro

-

Af = area del telaio

-

Ug = trasmittanza termica unitaria dell'elemento vetrato, 2

W/m K; 2

-

Uf = trasmittanza termica unitaria del telaio, W/m K

-

Lg = lunghezza perimetrale della superficie vetrata

-

Ψ= trasmittanza lineare dovuta alla presenza del distanziatore posto tra i due vetri in corrispondenza del telaio, W/m K.

La trasmittanza termica unitaria Ug dell'elemento vetrato si ottiene mediante la relazione:

1 Ug=────────────── 1/hi + 2 s/λ + Rin + 1/he

UNI 10345

in cui: -

2

hi = conduttanza unitaria superficiale interna = 3,6 + 4,4 • s/0,837 = 8 W/m K, con emissività ε= 0,837; 2

-

he = conduttanza unitaria superficiale esterna = 25 W/m K;

-

s=

-

λ = conduttività termica del vetro = 1 W/m K;

-

Rin = resistenza termica dello spazio racchiuso tra le due lastre = 0,21 m K/W (UNI

spessore delle lastre di vetro = 0,004 m;

2

10345,prospetto II). Finestra_1

1 2 Ug = ──────────── = 0,1738 W/m K 1/7,7 + 0,004 + 1/25 0,1788 ▪ 1,05 + 0,575 ▪ 3.7 + 1,43 ▪ 6,2 2 Uw = ───────────────────────── = 6,8 W/m K 1,625


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Finestra_2

1 2 Ug = ──────────── = 0,1738 W/m K 1/7,7 + 0,004 + 1/25

0,137 + 1,472 + 5,155 2 Uw = ───────────────── = 5,791 W/m K 1,168

Porta

1 2 Ug = ──────────── = 0,1738 W/m K 1/7,7 + 0,004 + 1/25

0,357 + 3,182 + 14,3 2 Uw = ───────────────── = 6,2 W/m K 2,86

La trasmittanza termica unitaria Uf del telaio si ottiene dal prospetto VI della UNI 10345. Essendo pari a 6 mm la distanza minima tra due sezioni di metallo, d, si ottiene Uf = 3,7 W/m K. La trasmittanza termica lineare Ψ del distanziatore di telaio per singolo vetro si ricava dal prospetto VII della UNI 10345 e vale Ψ =1.43 W/m K per metallo con taglio termico. Tale valore viene utilizzato per il calcolo delle dispersioni termiche attraverso le superfici vetrate per la verifica del Cd. Per il calcolo del fabbisogno energetico convenzionale bisogna considerare che la trasmittanza dei componenti finestrati varia nel tempo per la chiusura notturna di elementi schermanti (tapparelle, persiane, ecc.), per cui bisogna considerare un valore medio nel tempo Um.


13


Tale valore si calcola mediante la seguente relazione:

U’t’ + U’’t’’ Um=────────────── t’ + t’’

UNI 10344

in cui: -

U' =UW

è la trasmittanza unitaria del componente finestrate nel periodo diurno t', posto

convenzionalmente pari a 43.200 s (12 ore); -

U"

è la trasmittanza unitaria del componente finestrate nel periodo notturno t", posto convenzionalmente pari a 43.200 s (12 ore).

La trasmittanza termica U" del periodo notturno coincide con la trasmittanza termica Uws di finestra con schermo esterno chiuso, valutata mediante la seguente relazione:

1 Uws= [── + DR]-1 Uw

UNI 10345

in cui DR è la resistenza termica unitaria aggiuntiva dovuta allo schermo esterno chiuso ed alla cavità 2

formata tra lo schermo stesso ed il vetro; per alcune configurazioni il valore di DR (m K/W) è riportato nel prospetto VIII della UNI 10345. Considerando una tapparella in legno e plastica senza schiuma e media permeabilità all'aria, risulta: 2

DR = 0,16 m K/W

Finestra_1

293760 + 140400 2 Um = ──────────── = 5,02 W/m K 86400

2

U’ = 6,8 W/m K U’’ = ( 1 / 6,8 + 0,16)

-1

2

=3,25 W/m K


14


Finestra_2

250128 + 129600 2 Um = ──────────── = 4,395 W/m K 86400

2

U’ = 5,79 W/m K -1

U’’ = ( 1 / 5,79 + 0,16)

2

=3 W/m K

Porta

267840 + 134352 2 Um = ──────────── = 4,65 W/m K 86400

2

U’ = 6,2 W/m K U’’ = ( 1 / 6,2 + 0,16)

-1

2

= 3.11 W/m K

Procedendo analogamente si ottengono i valori della trasmittanze Uw e Um degli altri componenti finestrati, sinteticamente riportati nella sottostante tabella: Ug 2 [W/m K]

Uf 2 [W/m K]

Ψ [W/m K]

Uw 2 [W/m K]

Uws 2 [W/m K]

Um 2 [W/m K]

N.l: finestra

1,1738

3,7

1,43

6,8

3,25

5,02

N.2: finestra

1,1738

3,7

1,43

5,79

3

4,39

N.3: porta finestra

1,1738

3,7

1,43

6,2

3,11

4,65

Si noti che, solo in prima approssimazione e quindi non in ottemperanza alla normativa vigente, si possono utilizzare i valori di massima della trasmittanza termica unitaria Uw per componenti fincstrati, riportati nella seguente tabella, valida per infissi in cui il rapporto tra la superfìcie vetrata e la superficie totale è compresa tra 0,7 e 0,8

Tipo di vetro

Vetro semplice

Spessore dell'eventuale intercapedine [mm]

Materiale del telaio

Infisso verticale o inclinato con angolo maggiore di 60° 2 Uw[W/m K]

Infisso orizzontale o inclinato con angolo minore di 60° 2 Uw[W/m K]

-

Legno

5,0

5,5

-

Metallo

5,8

6,5


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Vetro doppio

Doppio infisso

6

Legno

3,3

3,5

5-7

Metallo

4,0

4,3

8

Legno

3,1

3,3

7-9

Metallo

3,9

4,2

10

Legno

3,0

3,2

9-11

Metallo

3,8

4,1

12

Legno

2,9

3,1

11-13

Metallo

3,7

4,0

Legno

2,6

2,7

Metallo

3,0

3,2

Distanza tra gli infissi > 30 cm


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CALCOLO DEI CARICH TERMICI INVERNALE STANZA PER STANZA GENERALITÀ SUL FABBISOGNO TERMICO DEGLI EDIFICI La vita dell'uomo (attività lavorativa, tempo libero, riposo) è per lo più svolta in ambienti confinati. Affinché l'uomo si trovi a proprio agio negli ambienti, è necessario che questi abbiano requisiti che permettano di garantire il benessere visivo, acustico e termico. I principali parametri che influenzano il benessere termico delle persone sono: -

ta (°C): temperatura di bulbo asciutto dell'aria in ambiente;

-

U.R.a (%): umidità relativa (grado igrometrico) dell'aria in ambiente;

-

wa (m/s) : velocità dell'aria nella zona occupata dalle persone;

-

tr (°C): temperatura media radiante.

Va inoltre rilevato che non è possibile parlare di benessere in ambienti adibiti ad attività dell'uomo senza considerare la qualità dell'aria; strettamente collegata a questo problema è la realizzazione di un adeguato ricambio di aria esterna (m³ /s per persona o m³ /s per m² di pavimento), in accordo con la UNI 10339. Il controllo dei parametri sopra indicati, che caratterizzano il "microclima ambientale", è affrontato in modo passivo, attraverso la realizzazione di adeguati elementi di confine dell'involucro edilizio, ed in modo attivo, mediante opportuni impianti di climatizzazione. Nel seguito si esamina come l'ambiente interno interagisce con l'esterno scambiando energia termica; all'interno degli ambienti vi è anche apporto massico di vapore ceduto dalle persone o da altre possibili fonti. Il fabbisogno termico rappresenta la potenza termica che l'impianto deve scambiare con gli ambienti dell'edificio per assicurare le condizioni interne di progetto. Le potenze termiche da valutare nel calcolo del fabbisogno termico estivo ed invernale riguardano: -

scambi termici tra ambiente interno ed esterno attraverso le superfici di confine opache e trasparenti (esclusi gli scambi con il terreno);

-

scambi termici tra ambienti interni ed ambienti a temperatura diversa; scambi termici conduttivi con il terreno;

-

infiltrazioni di aria esterna attraverso l'involucro edilizio (ad esempio, attraverso componenti fincstrati, cassonetti, ecc.);

-

apporti energetici, in termini di sensibile e di latente, dovuti a persone, macchine, luci.


17


La valutazione del fabbisogno termico è effettuata calcolando, in condizioni di regime stazionario, le potenze termiche in ingresso ed in uscita dall'involucro, una volta fissate le condizioni di progetto, successivamente descritte. Fissate le condizioni di progetto inteme di benessere termoigrometrico e quelle esterne, in regime stazionario deve risultare:

Q entrarne

=Q uscente

Gli impianti di climatizzazione, una volta calcolato il fabbisogno termico dell'edificio, consentono di cedere o sottrarre ai vari ambienti la potenza termica necessaria affinché sia verificato il bilancio tra la potenza termica entrante e quella uscente. Il fabbisogno termico calcolato per le condizioni di progetto non rimane costante ma cambia al mutare delle condizioni esterne ed interne; gli impianti, di conseguenza, modulano la fornitura energetica secondo la richiesta.

FABBISOGNO TERMICO INVERNALE Il fabbisogno termico invernale di un edificio (potenza termica in uscita da un edificio) viene calcolato effettuando un bilancio di energia termica nelle condizioni di progetto per i vari ambienti che costituiscono l'edificio. Il bilancio viene effettuato nell'unità di tempo, per cui i termini sono potenze termiche. Le condizioni di progetto rappresentano le condizioni per le quali viene effettuato il calcolo ed il conseguente progetto. Nelle condizioni di progetto sono fissate temperatura, umidità relativa, numero di ricambi d'aria, caratteristiche termiche e di permeabilità dell'involucro edilizio, eventuali apporti gratuiti, ecc. Condizioni di progetto fondamentali sono quelle relative ai valori delle temperature interna ed esterna; questi sono fissati dalla normativa nel modo seguente: -

temperatura interna ti (°C): DPR 412 art.4 comma 1; risulta ti = 20 °C + 2 °C di tolleranza per tutti gli ambienti degli edifici, con esclusione di quelli adibiti ad attività industriali ed artigianali ad utenze particolari, quali piscine, camere operatorie, ecc.;

-

temperatura esterna te (°C): DPR 1052/77, all.1.

i valori per tutte le città italiane sono riportate in Appendice A.2

2

La potenza termica in uscita da un locale viene indicata con il termine "fabbisogno termico invernale" dalla UNI 7357 ("Calcolo del fabbisogno termico per il riscaldamento di edifici").


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Il fabbisogno termico invernale rappresenta la potenza termica che l'impianto deve cedere agli ambienti dell'edificio per assicurare le condizioni interne di progetto. In condizioni di progetto vale la relazione:

Q=Q e

u

in cui: -

Qu rappresenta la potenza termica uscente dagli ambienti;

-

Qe rappresenta la potenza termica entrante, ossia che l'impianto deve cedere agli ambienti per bilanciare la potenza termica uscente. La potenza termica uscente deve essere calcolata: a) per tutti gli ambienti serviti dall'impianto di riscaldamento; b) raggruppando separatamente le potenze termiche relative ad ambienti serviti da diversi generatori di energia termica. La potenza termica uscente Qu risulta complessivamente costituita dai seguenti termini:

Qu =Qtot = Q 1 + Q 2 + Q 3 + Q 4

(2.1)

in cui: -

Q 1 (W; kcal/h) è la potenza termica in uscita per trasmissione attraverso le varie superfici che delimitano dall'esterno le aree riscaldate dell'involucro edilizio;

-

Q 2 (W; kcal/h) è la potenza termica in uscita per trasmissione attraverso le varie superfici che separano gli ambienti riscaldati dagli ambienti non riscaldati;

-

Q 3 (W; kcal/h) è la potenza termica in uscita per trasmissione attraverso i ponti termici;

-

Q 4 (W; kcal/h) è la potenza termica dispersa per ventilazione. Si noti che la normativa (UNI 7357) non considera, nel calcolo del fabbisogno termico degli ambienti,

termini sottrattivi dovuti ad apporti energetici gratuiti, in quanto tali apporti non sono costantemente presenti (radiazione solare, luci, occupanti, macchine, ecc.). Potrebbe essere conveniente, per ridurre la potenzialità del generatore di energia termica, considerare gli apporti gratuiti nei casi in cui essi sono sempre presenti e costanti nel tempo (esempio: impianto di riscaldamento ad aria per ambienti in cui si svolge un processo con cessione di energia termica, nel caso in cui l'impianto sia funzionante solo durante lo svolgimento del processo stesso); comunque la UNI 7357 non prevede il contributo degli apporti gratuiti nel calcolo del fabbisogno termico invernale.


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POTENZA TERMICA Q 1 DISPERSA PER TRASMISSIONE VERSO L'ESTERNO La Q 1 è calcolata utilizzando i dati e le relazioni indicati nelle norme UNI 7357, 10344, 10345, 10351 e 10355. In particolare, in funzione delle caratteristiche dell'involucro, la potenza Q 1 può essere costituita dalle seguenti aliquote: -

Q 1 - 1 : potenza termica dispersa attraverso le superfici opache e trasparenti che delimitano la zona riscaldata;

-

Q 1 - 2 : potenza termica dispersa attraverso superfici a contatto con il terreno.

CALCOLO DI Q 1 - 1 In base alla UNI 7357 la potenza termica Q 1 - 1 dispersa per trasmissione attraverso tutti i componenti opachi e trasparenti rivolti verso l'ambiente esterno, è pari a: Q1-1 = ∑

Q1-1,i

in cui: -

n è il numero di superfici opache e trasparenti che delimitano dall'esterno la zona riscaldata;

-

Q 1 - 1 ,Ì è la potenza termica dispersa per trasmissione attraverso la generica superficie opaca o

trasparente di area Ai. A sua volta la PMJ , in condizioni di regime stazionario ed in base alla UNI 7357, è pari a:

Q1-1,i

=

U i A i ( t i ─ t e ) f i = [ A i ( t i ─ te) fi] / Ri

in cui: -

tI = temperatura interna di progetto della zona riscaldata, °C (DPR 412/93, art.4 commal);

-

te = temperatura esterna di progetto, °C (DPR 1052/77, AHI);

-

fi = coefficiente maggiorativo per esposizione (UNI 7357, par.9); tale coefficiente, compreso per superfici verticali tra 1,05 e 1,20, è pari ad 1 per superfici orizzontali;

-

Ai = area della generica superficie di scambio i, m ;

-

Uj = trasmittanza termica unitaria (o coefficiente globale di scambio termico) dell'i-esimo 2

2o

componente opaco o trasparente, W/m K (kcal/hm C), successivamente definita; -

Ri = 1/Ui = resistenza termica unitaria dell'i-esimo componente opaco o trasparente, m K/W 2o

(hm C/kcal).


20


I simboli utilizzati sono in genere quelli indicati nella UNI 7357. Nei casi di diversa simbologia per le stesse grandezze, per coerenza con quanto successivamente sviluppato nel manuale per il calcolo del FEN, sono invece utilizzati i simboli della UNI 10344. II calcolo della trasmittanza termica unitaria U per componenti opachi viene effettuato come riportato al punto 7.2.1.2 della UNI 7357 (in cui, però, la trasmittanza unitaria U è indicata con K e i coefficienti superficiali di scambio termico sono indicati con a invece che con h). La relazione utilizzata è:

1 U = ——————————— 1/hi + ∑ Sk/λk + ∑ 1/Cj + 1/he in cui: -

n è il numero di strati omogenei che compongono la parete;

-

Sk è lo spessore del generico strato omogeneo k, m;

-

X\i è la conduttività utile di calcolo del generico strato omogeneo k, W/m K (kcal/h m °C);

-

m è il numero di eventuali intercapedini e strati non omogenei presenti nella parete;

-

Q è la conduttanza termica unitaria del generico strato non omogeneo o intercapedine, W/m K 2o

2

2

(kcal/hm C); hi è la conduttanza unitaria superficiale interna, posta pari a 7,7 W/m K (6,6 kcal/h m °C) in base alla UNI 10344; he è la conduttanza unitaria superficiale esterna, posta pari a 25 W/m K (21,5 kcal/h m °C) in base alla UNI 10344. Si noti che nella UNI 7357 i valori di h, A, e C sono leggermente diversi da quelli riportati nelle UNI 10344, 10351 e 10355. Nel seguito, per il calcolo della trasmittanza termica unitaria dei componenti opachi si fa riferimento ai valori delle UNI 10344, 10351 e 10355, in quanto i risultati ottenuti sono pressoché coincidenti.

CALCOLO DI Q 1 - 2 In base alla UNI 7357 par.7.3, la potenza termica P,_2 dispersa per trasmissione verso il terreno è calcolata in modo differente a seconda che si tratti di pareti addossate al terreno o di pavimenti poggiati sul terreno. Si noti che la valutazione delle dispersioni termiche verso il terreno è effettuata in modo diverso in base alla UNI 10346, che però va utilizzata per il calcolo del FEN e non per il calcolo del fabbisogno termico invernale.


21


PARETI ADDOSSATE AL TERRENO La potenza termica dispersa per trasmissione attraverso ciascuna parete è proporzionale alla differenza tra la temperature di progetto interna ed esterna, secondo la relazione: Q1-2=U1 A (ti-te) in cui: -

A è l'area della parte interrata della parete, m ;

-

Ui è una trasmittanza termica unitaria fittizia, W/m K (kcal/h m °C),valutata secondo la relazione:

1 U1 = ——————————— 1/U + h/λ’ in cui: 2

2

-

U è la trasmittanza termica unitaria della parete, W/m K (kcal/h m °C);

-

h è la profondità della parte interrata, m;

-

A.' è la conduttività del terreno umido, posta pari a circa 2,9 W/m K (2,5 kcal/h m °C).

PAVIMENTI POSATI SUL TERRENO La potenza termica dispersa per trasmissione attraverso pavimenti posati sul terreno è somma di due aliquote, una verso l'ambiente estemo, l'altra verso il sottosuolo. Le dispersioni verso l'ambiente esterno sono proporzionali alla differenza di temperatura (ti -te) ed interessano una striscia di pavimento adiacente ai muri estemi (se il pavimento è alla quota del terreno circostante), o ai muri interrati (se si tratta del pavimento di un locale parzialmente o totalmente interrato). Detta P la lunghezza in metri dei suddetti muri, misurata all'interno del locale, la potenza termica Pi-2,0 dispersa verso l'ambiente estemo vale: P 1 - 2 , 0 = P ( 2 ─ h ) U 1 ( t 1 ─t e ) in cui: -

h è la profondità del pavimento rispetto al terreno circostante, m;

-

U1 è la trasmittanza termica unitaria fittizia valutata come:

1 U1 = ——————————— 1/U + 2/λ’


22


dove: -

U è la trasmittanza termica unitaria del pavimento, W/m K (kcal/h m °C);

-

λ ' è la conduttività del terreno umido, posta pari a circa 2,9 W/m K (2,5 kcal/h m °C).

L'aliquota dì potenza termica dispersa dal pavimento verso il sottosuolo è proporzionale alla differenza tra temperatura tj della zona riscaldata e la temperatura dell'acqua delle falde superficiali (10 -r 15 °C); la superficie interessata è in questo caso l'intera superficie del pavimento, quale che sia la sua quota rispetto al terreno circostante. Detta U la trasmittanza termica unitaria del pavimento e C la conduttanza termica unitaria del terreno, si usa la seguente trasmittanza termica unitaria fittizia U1 :

1 U1 = ——————————— 1/U + 1/C

2

In condizioni di regime stazionario un valore accettabile di C è compreso tra 1,2 e 2,3 W/m K (tra 1 e 2 2

kcal/h m °C).

POTENZA TERMICA Q 2 DISPERSA PER TRASMISSIONE VERSO AMBIENTI NON RISCALDATI In base alla UNI 7357, la potenza termica dispersa verso ciascun ambiente non riscaldato è pari a: Q2 = U A ( ti ─ tu )

in cui: -

2

U è la trasmittanza unitaria della parete tra la zona riscaldata e quella non riscaldata, W/m K 2o

(kcal/hm C); -

A è l'area della parete tra la zona riscaldata e quella non riscaldata, m ;

-

ti è la temperatura della zona riscaldata, °C (DPR 412/93, art.4 commal);

-

tu è la temperatura della zona non riscaldata, °C ricavabile dal par.5.2.1.2 della UNI 7357.


23


POTENZA TERMICA Q 3 DISPERSA PER TRASMISSIONE ATTRAVERSO I PNTI TERMICI L'involucro degli edifici non è costituito solo da pareti piane in cui lo scambio termico si può ipotizzare per semplicità di calcolo, oltre che in condizioni di regime stazionario, anche in condizioni di flusso monodimensionale; esistono anche zone anomale della struttura in cui sicuramente il flusso non è ipotizzabile come monodimensionale, bensì bidimensionale 0 tridimensionale. In corrispondenza di queste zone (pilastri, spigoli, ecc.) lo scambio termico risulta maggiore rispetto alla condizione di flusso monodimensionale; per questo motivo tali zone vengono definite ponti termici. In base alla UNI 7357 la potenza termica dispersa per trasmissione attraverso i ponti termici è pari a: Q3 = ∑ Li ΨI (ti ─ te) in cui: -

n è il numero di ponti termici;

-

Li è la lunghezza del generico ponte termico, m;

-

ΨI è la trasmittanza termica lineare o coefficiente termico di dispersione, W/m K (kcal/hm°C).

I valori di i|/j sono ricavabili dal foglio aggiuntivo FA-3 alla UNI 7357. È importante precisare che generalmente la potenza termica dispersa attraverso i ponti termici corrisponde a circa il 10 -5- 20 % della potenza termica dispersa per trasmissione attraverso componenti opachi e trasparenti, in funzione del minore 0 maggiore isolamento dell'involucro edilizio. È possibile pertanto con procedimento più rapido calcolare la potenza termica dispersa attraverso i ponti termici come percentuale di Pi + P2: si tratta ovviamente di una procedura approssimata, quindi non in ottemperanza alla norma vigente.

POTENZA TERMICA Q 4 DISPERSA PER VENTILAZIONE In tutti gli ambienti entra una certa portata d'aria esterna di rinnovo dovuta o ad infiltrazioni attraverso fessure o all'apertura saltuaria di porte e finestre. La potenza termica necessaria per portare la suddetta aria esterna alla temperatura dell'ambiente riscaldato (potenza termica P4 dispersa per ventilazione) è pari a: Q 4 = V a ? c p v ? ( t i - t e ) = V?n?cpv?(ti-te) = V ? n ? c p ? ρ ? ( t i - t e ) in cui: -

Q 4 è la potenza termica dispersa per ventilazione, W (kcal/h);

-

Va è la portata di aria esterna in ingresso, m /s (m /h);

-

V è il volume netto della zona riscaldata, m ;

3

3

3


24


1

1

-

n è il numero di volumi di aria esterna di ricambio, s" (h" );

-

cp è la capacità termica massica (calore specifico) a pressione costante dell'aria, posta pari a 1.000 J/kg K (0,24 kcal/kg °C);

-

ρ è la densità dell'aria, posta pari a 1,2 kg/m ;

-

cpv = ρ cp è la capacità termica unitaria volumica (calore specifico riferito all'unità di volume) a pressione costante dell'aria, posta pari a 1.200 J/m K = 0,29 kcal/m °C.


25


CALCOLO DEL SALONE Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 17,5 m 3 - Volume ambiente: 43,725 m 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. Sud): muratura di area 10,45 m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici trasparenti di confine con l’esterno (esp. Sud): vetro semplice di area A1=1,625 m con 2 2 trasmittanza termica unitaria U1 = 6,8 W/m k , e altro tipo di vetro con area A2= 1,175 m con 2 trasmittanza termica unitaria U2 = 0,575 W/m k 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k 2 - Superfici opache di confine con la scala: muratura di area 8,3 m con trasmittanza termica unitaria 2 U= 0,5963 W/m k Altri dati -

Gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 °C, e il correspondente a la scala e riscaldato alla temperatura di 11 ºC

-

si considera trascurabile l'influenza dei ponti termici ( 10%)

-

gli apporti gratuiti sono nulli;

-

aria esterna di ricambio: n= 0,5 h

-1

Risoluzione: Il calcolo fabbisogno termico invernale. Dalla relazione risulta: QU = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ; In particolare, nel caso in esame si ottiene quanto segue. 1) Risulta: Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 10,45 x (21 ─ (2)) x 1 = 100,66 W Q1,vetro = U x A x (ti ─ te) x f = 6,8 x 1,625 x (21 ─ (2)) x 1 = 209.95 W Q1,vetro2 = U x A x (ti ─ te) x f = 5,79 x 1,175 x (21 ─ (2)) x 1 = 129.26 W Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 17,5 x (21 ─ (2)) = 118.03 W

2)

Risulta: Q2 = U x A x (ti ─ tu) = 0,5963 x 8,3 x (21 ─ 11) = 94.03 W


26


Risulta:

3)

Q3 = 10% di 651,93 W = 65,19 W

4)

Risulta: Q4 = V x n x cp x ρ x (ti - te) = 43,72 x (0.5/3.600) x 1000 x 1.2 x [20 - (2)] = 138,44W

Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 557,9 + 94,03 + 65,19 + 138,44 = 855,56 W Carico termico per unità di volume: 3

855,56 W/43,725 m = 19,5 W/m

3

CALCOLO DEL DORMITORIO 1 Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 13,24 m 3 - Volume ambiente: 30,10 m 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. S): muratura di area 6,875 m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. SE): muratura di area 10,77m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici trasparenti di confine con l’esterno (esp. S): vetro semplice di area A1=1,625 m con 2 trasmittanza termica unitaria U1 = 6,8 W/m k 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k Altri dati -

tutti gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 °C;

-


-


-


-1

Risoluzione: Il calcolo fabbisogno termico invernale. Dalla relazione risulta: QU = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ; In particolare, nel caso in esame si ottiene quanto segue.


27


1) Risulta: Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 6,875 x (21 ─ (2)) x 1 = 66,22 W Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 10,77 x (21 ─ (2)) x 1,10 = 114,12 W Q1,vetro = U x A x (ti ─ te) x f = 6,8 x 1,625 x (21 ─ (2)) x 1 = 210,33 W Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 13,24 x (21 ─ (2)) = 89,30 W 2) Risulta: Q2 = 0 poiché tutti gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 ºC

3) Risulta: Q3 = 10% di 478 W = 47.8 W 4) Risulta: Q4 = V x n x cp x ρ x (ti - te) = 33,10 x (0.5/3.600) x 1000 x 1.2 x [20 - (2)] = 104,81 W

Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q3 + Q4 = 478+ 47,8 + 104.81 = 630,61W Carico termico per unità di volume: 3

630,61W / 30,10 m = 20 W/m

3

CALCOLO DEL DORMITORIO 2 Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 15,7 m 3 - Volume ambiente: 39,25 m 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. N): muratura di area 6,95 m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. NE): muratura di area 11,42 m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici trasparenti di confine con l’esterno (esp. N): vetro semplice di area A1=1,625 m con 2 trasmittanza termica unitaria U1 = 6,8 W/m k 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k


Altri dati -


-


-


-


-1


1) Risulta: Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 6,95 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 80,34 W Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 11,42 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 132,01 W Q1,vetro = U x A x (ti ─ te) x f = 6,8 x 1,625 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 251,94 W Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 15,7 x (21 ─ (2)) = 105,89 W 2) Risulta: Q2 = 0 poiché tutti gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 ºC

3) Risulta: Q3 = 10% di 570,18 W= 57,01 W 4) Risulta: Q4 = V x n x cp x ρ x (ti - te) = 39,25 x (0.5/3.600) x 1000 x 1.2 x [20 - (2)] = 124,24 W

Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q3 + Q4 = 570,18 + 57,01 + 124,24 = 751,43W Carico termico per unità di volume: 3

751,43W / 39,25 m = 19,1 W/m

3

28


CALCOLO DEL DORMITORIO 3 Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 10,54 m 3 - Volume ambiente: 26,35 m 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. N): muratura di area 5,84 m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici trasparenti di confine con l’esterno (esp. N): vetro semplice di area A=2,73 m con 2 trasmittanza termica unitaria U = 6,2 W/m k 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k Altri dati -


-


-


-


-1


1) Risulta: Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 5,84 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 67,5 W Q1,porta = U x A x (ti ─ te) x f = 6,8 x 2,73 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 423,25 W Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 10,54 x (21 ─ (2)) = 71,09 W 2) Risulta: Q2 = 0 poiché tutti gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 ºC

3) Risulta: Q3 = 10% di 561,8 W= 56,18 W 4) Risulta: Q4 = V x n x cp x ρ x (ti - te) = 26,35 x (0.5/3.600) x 1000 x 1.2 x [20 - (2)] = 83,10W

29


30


Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q3 + Q4 = 561,8 + 56,18 + 83,10 = 701,12 W

Carico termico per unità di volume: 3

701,12 W W / 26,35 m = 26W/m

3

CALCOLO DEL CUCINA Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 10,26 m 3 - Volume ambiente: 25,65 m 2 - Superfici opache di confine con l’esterno (esp. N): muratura di area 4,45 m con trasmittanza 2 termica unitaria U = 0,507 W/m k 2 - Superfici trasparenti di confine con l’esterno (esp. N): vetro semplice di area A=2,73 m con 2 trasmittanza termica unitaria U = 6,2 W/m k 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k 2 - Superfici opache di confine con la scala: muratura di area 7,73 m con trasmittanza termica unitaria 2 U= 0,5963 W/m k Altri dati -


-


-


-


-1


1) Risulta: Q1,muratura = U x A x (ti ─ te) x f = 0,507 x 4,45 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 51,44 W Q1,porta = U x A x (ti ─ te) x f = 6,8 x 2,73 x (21 ─ (2)) x 1,20 = 423,25 W Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 10,26 x (21 ─ (2)) = 69,2 W


31


2) Risulta: Q2 = U x A x (ti ─ te)= 0,5963 x 7,73 x (21 ─ (11)) = 46,09 W 3) Risulta: Q3 = 10% di 590 W = 59 W 4) Risulta: Q4 = V x n x cp x ρ x (ti - te) = 25,65 x (0.5/3.600) x 1000 x 1.2 x [20 - (2)] = 81,19 W

Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 = 543,89 + 46.09 + 59 + 81,19 = 730,17 W


730,17 W W/ 25,65 m = 28W/m

3

CALCOLO DEL CORRIDOIO Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 6,71 m 3 - Volume ambiente: 16,78 m 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k 2 - Superfici opache di confine con la scala: muratura di area 0,86 m con trasmittanza termica unitaria 2 U= 0,5963 W/m k 2 - Superfici opache di confine con la scala: porta d’ingresso 1,89 m con trasmittanza termica unitaria 2 U= 1,86 W/m k

Altri dati -


-


-


-


-1


Risoluzione: Il calcolo fabbisogno termico invernale. Dalla relazione risulta: QU = Q1 + Q2 + Q3 + Q4 ; In particolare, nel caso in esame si ottiene quanto segue. 1) Risulta: Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 6,71 x (21 ─ (2)) = 45,26 W

2) Risulta: Q2 = U x A x (ti ─ te)= 0,5963 x 0,86 x (21 ─ (11)) = 5,12 W Q2 = U x A x (ti ─ te)= 1,86 x 1,89 x (21 ─ (11)) = 35,15 W

3) Risulta:

Q3 = 10% di 85,53 W = 8,55 W 4) Risulta: Q4 = 0 Poiché si considera che non c’é ventilazione per nessuna finestra

Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q2 + Q3 = 45,26 + 40,27 + 8,55 = 94,08W Carico termico per unità di volume: 3

94,08W /16,78 m = 5.6 W/m

3

CALCOLO DEL BAGNO Rimandando di calcolo completo di fabbisogno termico invernale, si riporta ora un esempio semplificato di calcolo di tale fabbisogno. Calcolo del fabbisogno termico invernale del salone: Si calcoli la potenza termica necessaria per il riscaldamento di un generico ambiente con le seguenti caratteristiche e condizioni di progetto: - Luogo: Napoli - Ti = 21 ºC - Te = + 2 ºC 2 - Area ambiente: 3,70 m 3 - Volume ambiente: 9,25 m 2 - Solaio di copertura: U = 0,355 W/m k

32


Altri dati -

Gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 °C

-


-


-


-1


1) Risulta: Q1,copertura = U x A x (ti ─ te) = 0,355 x 3,70 x (21 ─ (2)) = 24,95 W

2) Risulta: Q2 = 0 poiché tutti gli altri locali confinanti sono riscaldati alla temperatura di 21 ºC

3) Risulta:

Q3 = 10% di 24,95 W = 2,49 W 4) Risulta: Q4 = 0 Poiché si considera che non c’é ventilazione per nessuna finestra

Dalla risulta pertanto: Qu = Q1 + Q3 = 24,95+ 2,49 = 27,44W


27,44W / 9,25 m = 2,96 W/m

3

33


34


TABELLA RIASSUNTIVA CON I CARICHI TERMICI LOCALE PER LOCALE E TOTALI LOCALE

Q1 [W]

Q2 [W]

Q3 [W]

Q4 [W]

salone

557,9

94,03

65,19

138,44

Dormitorio 1

478

0

47,8

104,81

Dormitorio 2

570,18

0

57,01

124,24

Dormitorio 3

561,8

0

57,18

83,10

cucina

543,89

46,09

59

81,19

corridoio

45,26

40,27

8,55

0

bagno

24,95

0

2,49

0

TOTALE

2781,98

180,39

297,22

531.78

TOTALE Q1+Q2+Q3= POTENZA TERMICA COMPLESSIVA DISPERSA PER TRASMISSIONE = 3259,59 W TOTALE Q4= POTENZA TERMICA DISPERSA PER VENTILAZIONE = 531,78 W POTENZA TERMICA TOTALE DISPERSA = 3791,37 W


35


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39


40


41

SalvatiII PARTE: DIMENSIONAMIENTO DI UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO A RADIATORI JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

35

DIMENSIONAMIENTO DELLA CALDAIA CARATTERISTICHE TERMOFISICHE DEI COMPONENTI OPACHI COSTITUENTI L'INVOLUCRO EDILIZIO La potenza totale della caldaia è la somma di tutti i carichi termici di tutte le stanze ed è pertanto uguale a 3791 W; ragione per cui bisogna installare una caldaia da 4.0 kW. L’impianto di riscaldamento è caratterizzato da una rete di tubazioni in rame coibentato, isolato e flessibile, installato sotto traccia a parete e sotto il pavimento a seconda delle esigenze. Tra i corpi scaldanti più frequentemente utilizzati vi sono i seguenti: -

radiatori

-

ventilconvettori

Noi abbiamo scelto i radiatori.

DIMENSIONAMENTO DEI CORPI SCALDANTI NEI LOCALI CORPI SCALDANTI

I corpi scaldanti più frequentemente utilizzati sono i seguenti: -

radiatori;

-

piastre radianti;

-

pannelli radianti;

-

termoconvettori;

-

ventilconvettori;

-

aerotermi.

In generale, il dimensionamento di un corpo scaldante si effettua mediante la seguente relazione:

Q = K-S-(Tmedlia - Ta) in cui: -

Q = potenza termica fornita dal corpo scaldante, anche detta resa termica, W;

-

K = conduttanza unitaria globale o coefficiente globale di scambio termico tra il fluido 2

termovettore e l'ambiente, W/m K; 2

-

S = area della superficie di scambio tra il fluido termovettore e l'ambiente, m ;

-

Tmedia temperatura media del fluido termovettore, K;

-

Ta = temperatura dell'aria in ambiente, K.

=


36

Valutato il carico termico del locale in cui il corpo scaldante è installato, esso rappresenta la potenza termica Q che il corpo deve fornire; quindi, noti il coefficiente globale K e la temperatura Ta e fissata la temperatura Tmedia, si ricava la superfìcie di scambio S e dunque si definiscono le dimensioni da scegliere. Stante la difficoltà di valutare il coefficiente di scambio K, le case costruttrici spesso preferiscono riportare direttamente per ogni modello e taglia di corpo scaldante la relativa resa termica, come si vedrà più in dettaglio successivamente. Di seguito si riportano le principali caratteristiche di funzionamento dei corpi scaldanti più frequentemente utilizzati ed i criteri di posizionamento e dimensionamento degli stessi.

PRINCIPALI CARATTERISTICHE DI FUNZIONAMENTO I radiatori sono costituiti da elementi verticali uguali, tipicamente in ghisa, in lamiera d'acciaio o in lega di alluminio, che vengono assemblati tra loro, ed al cui interno scorre il fluido termovettore che, nella maggior parte dei casi, è acqua. Ciascun elemento può essere ad una o più colonne (ranghi), oppure può essere piano con o senza nervature. I radiatori sono collegati alle tubazioni di mandata e di ritorno mediante opportune valvole di intercettazione.

Lo scambio termico con l'ambiente avviene sia per convezione che per irraggiamento. Lo scambio per convezione è influenzato dalla forma dello spazio che si realizza tra due elementi adiacenti e tra due colonne di uno stesso elemento. In alcuni casi si realizzano dei canali convettivi aventi lo scopo di guidare verso l'alto i filetti fluidi di aria calda. I radiatori devono essere verniciati con pitture opache ad alta emissività. Le prestazioni dei radiatori dipendono da molteplici fattori, tra i quali: -

il posizionamento;

-

i valori delle temperature di mandata e di ritorno dell'acqua;


37

-

la scelta della vernice di finitura ed il tipo di pittura;

-

la differenza tra la temperatura media dell'acqua all'interno del corpo scaldante e l'ambiente.

Data la molteplicità di modelli e di materiali impiegati, per rendere confrontabili i dati forniti dalle diverse case costruttrici, si è resa necessaria l'istituzione di un marchio di garanzia rilasciato dalla E.CO.MA.R. (Ente per il Controllo, lo studio e le ricerche sui MAteriali di Riscaldamento).

I

radiatori

in

ghisa

sono

caratterizzati da una durata pressoché

illimitata

un'elevata

inerzia

e

da

termica;

quest'ultima circostanza li rende particolarmente applicazioni

in

necessario

adatti cui

non

ad è

raggiungere

immediatamente le condizioni di

regime

all'accensione

dell'impianto, come ad esempio le

abitazioni

con

uso

continuativo. I radiatori in acciaio, disponibili anche in modelli più gradevoli dal punto di vista estetico,

sono

soggetti

al

pericolo della corrosione che ne limita la durata, mentre i radiatori in alluminio, benché il loro impiego sia relativamente recente, sembrano avere non solo una buona resistenza alla corrosione, ma anche elevate rese ingombro e minore inerzia termica.

termiche,

con

minore


38

POSIZIONAMENTO II corretto posizionamento dei radiatori in ambiente dipende da molteplici aspetti, tra i quali: -

geometria del locale (planimetria ed altezza);

-

rapporto tra le superfici vetrate ed opache;

-

temperatura minima esterna;

-

scelta della rete distributiva del calore (due tubi, monotubo);

-

esigenze architettoniche e di arredo;

-

fabbricato nuovo o esistente.

È in ogni caso buona norma collocare i radiatori sotto le finestre o lungo le pareti perimetrali per contrastare l'effetto delle correnti fredde e per ridurre al massimo la differenza di temperatura tra il soffitto ed il pavimento (fig.4-5). Nelle installazioni in edifici già esistenti può risultare necessario, per esigenze di risparmio di opere murarie, posizionare i radiatori lungo le pareti interne. In altri casi (ambienti di elevata altezza o con particolari esigenze di arredamento), è opportuno considerare la possibilità d'impiego di altri corpi scaldanti, quali ad esempio le piastre radianti o i termoconvettori. Qualora il radiatore sia collocato in una nicchia, anche in presenza di schermo frontale, è consigliabile localizzarlo ad opportune distanze dai bordi della nicchia e dallo schermo (fig.4-6), per evitare una significativa riduzione della resa termica. Lo schermo frontale, in genere posto per esigenze estetiche, va dotato di aperture per consentire la circolazione dell'aria. È comunque sconsigliabile l'uso di schermi frontali, mentre è consigliabile, per aumentare il rendimento di emissione del corpo scaldante (par.3.6.1.6), l'uso di schermi riflettenti da posizionare dietro il radiatore: si tratta di pannelli di materiale isolante con una faccia riflettente rivolta verso l'interno dell'ambiente.


39

DIMENSIONAMENTO Come per le altre tipologie di corpi scaldanti, per effettuare il dimensionamento del radiatore è necessario innanzitutto conoscere il carico termico Q del locale in cui è installato. Infatti, ricavando dai cataloghi tecnici delle case costruttrici il valore della potenza termica q fornita da ciascun elemento, si può facilmente determinare il numero N di elementi necessari a bilanciare il carico termico Q: N = Q/q Se il rapporto Q/q assume un valore decimale è opportuno arrotondare per eccesso. A titolo di esempio si fa riferimento alla tab.4.3, in cui sono riportati i dati tecnici, per ciascun elemento di radiatore del tipo a ranghi (fig.4-7), forniti da una casa costruttrice. La potenza nominale qn, riportata anch'essa in tabella, rappresenta la potenza termica fornita dall'elemento di radiatore quando risulta AT = 60 °C (UNI 6514), con

T  Tmedia  Tambiente 

T

m , acqua

 Tr ,acqua  2

 Tambiente

In cui : -

Tmedia è la media aritmetica tra temperatura di mandata dell’acqua al radiatore (T m,acqua =85°C) e la temperatura di ritorno (Tr,acqua = 75°C)

-

Tambiente è la temperatura dell’aria nell’ambiente riscaldato, pari a 20°C

T 

85  75  20  60C 2

Se AT ≠ 60 °C, la potenza termica q(AT) fornita da ciascun elemento di radiatore si può ricavare dalla seguente relazione: n

q(AT) = qn(AT/60)

con l'esponente n riportato in tabella. Alcune case costruttrici riportano direttamente i fattori di correzione dì q n al variare del AT, come riportato ad esempio nella seguente tab.4.4.


40

FATTORI DI CORREZIONE DELLA RESA TERMICA DI UN MODELLO DI RADIATORE AL VARIARE DEL AT

40 °C

45 °C

50 °C

55 °C

60 °C

65 °C

70 °C

75 °C

80 °C

0,57

0,67

0,78

0,88

1,00

1,10

1,22

1,33

1,45

La potenza q aumenta al crescere del AT non linearmente, per K costante (in realtà K aumenta al crescere del AT). Per AT < 60 °C, quindi per valori più bassi della temperatura media dell'acqua nel radiatore, la potenza q si riduce; in particolare, se AT = 50 °C (ad esempio con Tm,aCqua = 75 °C, Tr5acqua = 65 °C e Tambiente = 20 °C), la potenza termica fornita q (AT = 50 °C)

85 + 75 ΔT=────────────

─ 21 = 59ºC

2 Come noi abbiamo un AT = 59 ºC è piu vicino a 60ºC che a 50ºC scegliamo AT≈ 60ºC

SalvatiII PARTE: DIMENSIONAMIENTO DI UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO A RADIATORI 41 JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

TIPO

Dimensioni [mm]

Filettatura

qn

q(∆T=50°C)

n

c

A

B

C

D

giunzioni

[W]

[W]

2-566

567

500

60

60

1”

71.3

56.2

1.31

0.57

2-690

690

623

60

60

1”

87.6

68.9

1.32

0.62

2-880

888

813

60

60

1”

110

86.3

1.33

0.75

3-566

567

500

60

95

1”

97.5

77.1

1.29

0.69

3-690

690

623

60

95

1”

119

94.2

1.28

0.81

3-880

880

813

60

95

1”

148

117

1.28

0.98

4-690

690

623

60

130

1”

152

119

1.32

0.92

4-880

880

813

60

130

1”

190

150

1.31

1.06

5-566

567

500

60

165

1”

154

122

1.30

0.96

5-690

690

623

60

165

1”

184

144

1.34

1.09

5-880

880

813

60

165

1”

229

179

1.34

1.32

C

D

50

B

100

A

[l]


Dimensionamento del radiatore del salone Abbiamo scelto di installare un radiatore per il salone del tipo 3-880 (tre ranghi e altezza di 880 mm) con potenza nominale qn = 148W; Qtot = 855,56 W N = Q/q = 855,56/148 = 5,7

ΔT = 60°C →

qn = 148 W

6 elementi

Dimensionamento del radiatore del dormitorio1 Abbiamo scelto di installare un radiatore per il dormitorio1 del tipo 3-880 (tre ranghi e altezza di 880 mm) con potenza nominale qn = 148W; Qtot = 630,61 W

ΔT = 60°C

N = Q/q = 630,61/148 = 4,26 →

5 elementi

qn = 148 W

Dimensionamento del radiatore del dormitorio2 Abbiamo scelto di installare un radiatore per il dormitorio2 del tipo 3-880 (tre ranghi e altezza di 880 mm) con potenza nominale qn = 148W; Qtot = 751,43 W

ΔT = 60°C

N = Q/q = 751,43/119 = 5,07 →

5 elementi

qn = 119 W

Dimensionamento del radiatore del dormitorio3 Abbiamo scelto di installare un radiatore per il dormitorio3 del tipo 3-880 (tre ranghi e altezza di 880 mm) con potenza nominale qn = 148W; Qtot = 701,12 W N = Q/q = 701,12/148 = 4,7

ΔT = 60°C →

5 elementi

qn = 148 W


Dimensionamento del radiatore della cucina Abbiamo scelto di installare un radiatore per la cucina del tipo 3-880 (tre ranghi e altezza di 880 mm) con potenza nominale qn = 148W;

Qtot = 730,17 W

ΔT = 60°C

N = Q/q = 730,17/148 = 4,93 →

5 elementi

qn = 148 W

Dimensionamento del radiatore del corridoio Abbiamo scelto di installare un radiatore per il corridoio del tipo 2-566 (due ranghi e altezza di 566 mm) con potenza nominale qn = 71,3W; Qtot = 94,08 W

ΔT = 60°C

N = Q/q = 94,08/71,3 = 1,32 →

2 elemento

qn = 71,3W

Dimensionamento del radiatore del bagno Abbiamo scelto di installare un radiatore minimo per il bagno per la umidità, del tipo 2-566 (due ranghi e altezza di 566 mm) con potenza nominale qn = 71,3W; Qtot = 27,44 W

ΔT = 60°C

N = Q/q = 27,44/71,3 = 0,38 →

1 elementi

qn = 71,3 W

Tabella riassuntiva LOCALE

Qtot [W]

qn [W]

N. di elementi

salone

855,56

148

6

dormitorio1

630,61

148

5

Dormitorio2

751,43

148

5

Dormitorio3

701,12

148

5

cucina

730,17

148

5

corridoio

94,08

71,3

2

bagno

27,44

71,3

1

TOTALE

3791


Pianta di situazzioni di radiatiri

CALCOLO DELLE PORTATE D'ACQUA VEICOLATE AI CORPI SCALDANTI Per dimensionare la rete di distribuzione dell'acqua riscaldata è necessario calcolare le portate veicolate dai vari tratti del circuito: a tal fine occorre calcolare preventivamente la portata da addurre a ciascun corpo scaldante. Con riferimento al caso in cui il fluido termovettore è acqua in fase liquida, si utilizza la relazione:

Q = mw-c-(Tm-Tr) da cui

mw = Q/c-(Tm-Tr)


dove: -

Q = potenza termica fornita (resa termica) dal corpo scaldante, kW o kcal/h;

-

mw = portata massica d'acqua da addurre al corpo scaldante, kg/s o kg/h;

-

e=

-

Tm = temperatura di mandata dell'acqua, K;

-

Tr = temperatura di ritorno dell'acqua, K.

calore specifico dell'acqua = 4,18 kJ/kg K = 1 kcal/kg °C;

Si noti che la relazione vale per una generica apparecchiatura di scambio termico in cui uno dei due fluidi interagenti sia acqua in fase liquida (caldaie ad acqua calda, condensatori di pompe di calore raffreddati con acqua, scambiatori di calore per acqua calda sanitaria). Nelle condizioni usuali di temperatura e di pressione dell'acqua calda, essendo la massa voiumica 3

pari a circa 1 kg/dm = 1 kg/1, il valore della portata massica in kg/s (kg/h) si considera coincidente con il valore della portata volumetrica in 1/s (1/h), che risulta maggiormente impiegata nella pratica progettuale. Calcolo della portata d acqua di alimentazione di radiotore del salone Dati: Q=148 w x 6 n =888 W = 0,88 kW

(Tm-Tr)=10ºC

la portata d'acqua di alimentazione del corpo scaldante risulta:

mw = 0,88/(4,18 x 10) = 0,021kg/s = 75,79 kg/h

=> Vw = 75,79 L/h

Calcolo della portata d acqua di alimentazione di radiotore di dormitorio1 Dati: Q=148 w x 5 n =740 W = 0,74 kW

(Tm-Tr)=10ºC


mw = 0,74/(4,18 x 10) = 0,017kg/s = 63,73 kg/h

=> Vw = 63,73 L/h

SalvatiII PARTE: DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO A RADIOTORI 46 JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS


(Tm-Tr)=10ºC


mw = 0,74/(4,18 x 10) = 0,017kg/s = 63,73 kg/h

=> Vw = 63,73 L/h


(Tm-Tr)=10ºC


mw = 0,74/(4,18 x 10) = 0,017kg/s = 63,73 kg/h

=> Vw = 63,73 L/h

Calcolo della portata d acqua di alimentazione di radiotore di cucina Dati: Q=148 w x 5 n =740 W = 0,74 kW

(Tm-Tr)=10ºC


mw = 0,74/(4,18 x 10) = 0,017kg/s = 63,73 kg/h

=> Vw = 63,73 L/h

Calcolo della portata d acqua di alimentazione di radiotore di corridoio Dati: Q=71,3 w x 2 n =142,6W = 0,14 kW

SalvatiII PARTE: DIMENSIONAMENTO DI UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO A RADIOTORI 46 JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

(Tm-Tr)=10ºC


mw = 0,14/(4,18 x 10) = 0,0034kg/s = 12,28 kg/h

=> Vw = 12,28 L/h

Calcolo della portata d acqua di alimentazione di radiotore di bagno Dati: Q=71,3 w x 1 n =71,3 W = 0,071 kW

(Tm-Tr)=10ºC


mw = 0,071/(4,18 x 10) = 0,0017kg/s = 6,14 kg/h

=> Vw = 6,14 L/h

Tabella riassuntiva LOCALE

qn [W]

N. di elementi

VW [ L/H]

salone

148

6

75,79

dormitorio1

148

5

63,73

Dormitorio2

148

5

63,73

Dormitorio3

148

5

63,73

cucina

148

5

63,73

corridoio

71,3

2

12,28

bagno

71,3

1

6,14

chusoII PARTE: DIMENSIONAMIENTO DI UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO A RADIATORI JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

TUBAZIONI Per dimensionare la rete di tubazioni che collegano il generatore di calore ai corpi scaldanti è necessario conoscere le portate di ciascun tratto. Prima di analizzare nel dettaglio il dimensionamento delle tubazioni si esaminano sinteticamente i materiali utilizzati per il veicolamento di acqua calda.

MATERIALI IMPIEGATI PER LE TUBAZIONI Le tubazioni utilizzate negli impianti di riscaldamento sono in acciaio ed in rame; oggi si vanno sempre più diffondendo tubazioni in materiale plastico, soprattutto per impianti autonomi. I tubi di rame, rispetto a quelli in acciaio, sono più costosi ma più adatti per l'installazione sotto pavimento e, per diametri fino a 22 mm, più comodi da installare, giacché è disponibile il tipo flessibile già coibentato: per questi diametri le curve si fanno a mano e senza la necessità di pezzi speciali. Per tale ragione i tubi di rame si utilizzano per piccoli diametri, quindi per i tronchi secondari di tubazione (quelli più a ridosso dei corpi scaldanti), mentre i tubi in acciaio sono impiegati per i circuiti principali di distribuzione: un classico esempio di applicazione di tale logica è quello di un impianto a radiatori con rete di distribuzione dotata di collettori complanari, in cui le tubazioni principali fino ai collettori complanari sono in acciaio, mentre i successivi tratti sono in rame flessibile coibentato. Le tubazioni di acciaio sono disponibili secondo diametri esterni prefissati, indicati in mm o in pollici (1 pollice = 2,54 mm); si fa anche spesso riferimento al "diametro nominale" DN, che corrisponde, alle indicazioni in pollici. Una tipologia molto utilizzata di tubazioni in acciaio per impianti di riscaldamento ("acciaio nero") è quella dei "tubi gas", saldati e senza saldatura, disponibili in serie leggera o media secondo UNI 8863.

48


Corrispondenza tra diametri espressi in DN e pollici per tubazioni in acciaio Diametro espresso in pollici

Diametro nominale (DN)

3/8

10

1/2

15

3/4

20

1

25

1/4

32

1/2

40

2

50

1/2

65

3

80

4

100

5

125

6

150

1

1

2

Principali caratteristiche delle tubazioni in acciaio secondo UNI 8863 (tubi gas serie normale) Legenda: -

di = diametro interno;

-

de = diametro esterno;

-

s = spessore;

-

m.l. = massa lineica;

-

m.l.z. = massa lineica per tubo zincato;

-

c.a.l. = contenuto d'acqua lineico;

-

s.e.l. = superficie esterna lineica.

49


50

DN

Pollici

di (mm)

de (mm)

s (mm)

m.l. (kg/m)

m.l.z. (kg/m)

c.a.l. (I/m)

s.e.l. 2 (m /m)

10

3/8

13,2

17,2

2,0

0,75

0,80

0,14

0,054

15

1/2

16,6

21,3

2,35

1,10

1,18

0,22

0,067

20

3/4

22,2

26,9

2,35

1,41

1,50

0,39

0,085

25

1

27,9

33,7

2,9

2,21

2,34

0,61

0,106

1/4

36,6

42,4 .

2,9

2,84

3,00

1,05

0,133

1/2

42,5

48,3

2,9

3,26

3,45

1,42

0,152

2

53,8

60,3

3,25

4,56

4,82

2,27

0,189

1/2

69,6

76,1

3,25

5,81

6,17

3,80

0,239

80

3

81,6

88,9

3,65

7,65

8,10

5,23

0,279

100

4

106,2

114,3

4,05

11,00

11,66

8,90

0,359

32

1

40

1

50 65

2

Una seconda tipologia molto utilizzata di tubazioni di acciaio nero è quella dei "tubi lisci commerciali" (UNI 7287).

chusoII PARTE: DIMENSIONAMIENTO DI UN IMPIANTO DI RISCALDAMENTO A RADIATORI 51 JOAQUIN PENA_JESUS RAMOS

Principali caratteristiche delle tubazioni in acciaio secondo UNI 7287 (tubi lisci commerciali senza saldatura) Legenda: stessa all´anteriore

DN

Pollici

di (mm)

de (mm)

S (mm)

m.l. (kg/m)

c.a.l. (I/m)

s.e.l. 2 (m /m)

25

1

25,4

30,0

2,3

1,57

0,507

0,094

1/4

32,8

38,0

2,6

2,27

0,85

0,12

1/2

39,3

44,5

2,6

2,69

1,21

0,14

2

51,2

57,0

2,9

3,87

2,06

0,18

1/2

70,3

76,1

2,9

5,23

3,88

0,24

80

3

82,5

88,9

3,2

6,76

5,35

0,28

100

4

100,8

108,0

3,6

9,26

7,98

0,34

125

5

125,0

133,0

4,0

12,72

12,8

0,42

150

6

150,0

159,0

4,5

17,14

17,1

0,50

175

7

182,9

193,7

5,4

25,06

26,3

0,61

200

8

207,3

219,1

5,9

31,01

33,75

0,69

250

10

260,4

273,0

6,3

41,42

52,23

0,86

32

1

40

1

50 65

2


Tabella per il calcolo delle perdite di carico distribuite per tubazioni in acciaio per acqua a 80 ºC legenda:

linea superiore: portata in 1/h; linea inferiore: velocità in m/s. Perdita di carico distribuita unitaria in Pa/m

30

Diametro interno tubi 3/8"

1/2"

3/4"

13,2 mm 16,6 mm 22,2 mm 126,9 67,82 279,5 0,163 0,136 0,201

1"

l"l/4

l"l/2

27,9 mm 36,6 mm 42,5 mm 518,5 1.607 1.077 0,236 0,315 0,284

2"

2" 1/2

3"

53,8 mm 69,6 mm 81,6 mm 3.020 0,369

6.000 0,438

9157 0,486

33

71,56 0,145

133,8 0,172

294,6 0,211

546,3 0,248

1.134 0,299

1.692 0,331

3.179 0,338

6.313 0,461

9633 0,512

36

75,15 0,153

140,4 0,180

309,1 0,222

572,9 0,260

1.188 0,314

1.774 0,347

3.331 0,407

6.612 0,483

10090 0,536

40

79,73 0,162

148,9 0,191

327,5 0,235

606,8 0,276

1.258 0,332

1.878 0,368

3.524 0,431

6.994 0,511

10670 0,567

45

85,16 0,173

159,0 0,204

349,4 0,251

647,0 0,294

1.341 0,354

2.000 0,392

3.753 0,459

7.445 0,544

11350 0,603

50

90,32 0,183

168,5 0,216

370,2 0,266

685,2 0,311

1.419 0,375

2.117 0,415

3.970 0,485

7.873 0,575

12000 0,638

55

92,25 0,193

177,6 0,228

390,0 0,280

721,5 0,328

1.494 0,395

2.228 0,436

4.177 0,510 '

8.280 0,605

12620 0,670

60

99,96 0,203

186,3 0,239

408,9 0,294

756,3 0,344

1.566 0,413

2.334 0,457

4.375 0,535

8.670 0,633

13210 0,702

65

70

104,5 0,212 108,9 0,221

194,7 0,250 202,8 0,260

427,1 0,307 444,7 0,319

789,8 0,359 822,0 0,373

1.634 0,432 1.700 0,449

2.436 0,477 2.534 0,496

4.565 0,558 4.748 0,580

9.044 0,660 9.404 0,687

13780 0,732 14330 0,761

75

113,1 0,230

210,6 0,270

461,7 0,331

853,2 0,388

1.764 0,466

2.629 0,515

4.924 0,602

9.752 0,712

14860 0,789

80

117,2 0,238

218,2 0,280

478,1 0,343

883,3 0,401

1.826 0,482

2.721 0,533

5.095 0,623

10.090 0,737

15370 0,816

90

125,1 0,254

232,7 0,300

509,6 0,366

941,1 0,428

1.945 0,515

2.897 0,567

5.422 0,663

10.730 0,784

16350 0,868

100

132,5 0,269

246,5 0,316

539,4 0,387

995,8 0,452

2.057 0,543

3.063 0,600

5.732 0,700

11.340 0,828

17270 0,918

110

139,6 0,284

259,6 0,333

567,8 0,407

1.048 0,476

2.164 0,571

3.222 0,631

6.027 0,737

11.920 0,871

18150 0,964

120

146,5 0,297

272,2 0,349

595,0 0,427

1.098 0,499

2.266 0,598

3.373 0,660

6.309 0,771

12.480 0,911

19000 1,01

130

153,0 0,311

284,2 0,365

621,2 0,446

1.146 0,520

2.364 0,624

3.519 0,689

6.580 0,804

13.010 0,950

19800 1,05

140

159,3 0,323

295,8 0,380

646,4 0,464

1.192 0,542

2.459 0,649

3.659 0,716

6.841 0,836

13.520 0,987

20580 1,09

150

165,4 0,336

307,1 0,394

670,7 0,481

1.236 0,562

2.550 0,673

3.794 0,743

7.093 0,867

14.020 1,02

21330 1,13


Perdita di carico distribuita unitaria in Pa/m 160 170 180 190

Diametro interno tubi 3/8"

1/2"

3/4"

l"

l"l/4

l"l/2

2"

2"l/2

3"

13,2 mm 16,6 mm 22,2 mm 27,9 mm 36,6 mm 42,5 mm 53,8 mm 69,6 mm 81,6 mm 1.280 3.925 171,3 318,0 694,2 2.638 7.336 14.50 2206 0,581 0,769 0,348 0,408 0,498 0,697 0,896 0 1,06 0 1,17 177,1 4.052 7.573 2277 328,5 2.724 14.96 717,1 1.321 0,360 0,794 0,925 0 0,422 0,719 0 1,09 0,5)5 0,600 1,21 7.802 15.41 182,6 338,8 739,3 2.807 4.176 2345 1.369 0,953 0 1,13 0,371 0,435 0,530 0,741 0,818 0 0,619 1,25 188,1 760,9 1.402 2.888 4.296 348,8 8.025 15.850 24120 0,382 0,546 0,637 0,763 0,641 1,28 0,448 0,980 1,16

200

193,3 0,393

358,5 0,460

782,0 0,561

1.440 0,654

2.967 0,783

4.413 0,864

8.243 1,01

16.28 0 1,19

220

203,6 0,413

377,3 0,484

822,6 0,590

1.515 0,688

3.119 0,824

4.639 0,908

8.663 1,06

17.10 0 1,25

240

213,3 0,433

395,3 0,507

861,5 0,618

1.586 0,720

3.265 0,862

4.855 0,951

9.064 1,11

17.890 1,31

260

222,7 0,452

412,6 0,530

898,8 0,645

1.654 0,752

3.405 0,899

5.062 0,991

9.449 1,15

18.65 0 1,36

280

232,8 0,470

429,2 0,651

934,8 0,671

1.720 0,781

3.539 0,935

5.261 1,03

9.819 1,20

19.38 0 1,44

300

240,5 0,488

445,3 0,572

969,5 0,696

1.783 0,810

3.669 0,969

5.454 1,07

10.177 1,24

20.080 1,47

2836 0 1,51 2947 0 1,57 30530 1,62

330

253,1 0,514

468,4 0,610

1.020 0,732

1.875 0,852

3.856 1,02

5.731 1,12

10.690 1,31.

21.090 1,54

32070 1,70

360

265,1 0,538

490,6 0,630

1.067 0,766

1.962 0,892

4.035 1,07

5.996 1J7

11.185 1,37

22.060 1,61

400

280,5 0,569

518,8 0,666

1.128 0,810

2.074 0,942

4.263 1,13

6.333 1,24

11.810 1,44

22.290 1,70

450

298,6 0,606

552,1 0,709

1.200 0,861

2.205 1,00

4.532 1,20

6.732 1,32

12.550 1,53

24.740 1,81

500

315,8 0,641

583,7 0,749

1.268 0,910

2.330 1,06

4.787 1,26

7.109 1,39

13.250 1,62

26.120 1,91

3353 0 1,78 3540 0 1,88 3760 0 2,00 39690 2,11

550

332,2 0,674

613,8 0,788

1.333 0,957

2.448 1,11

5.029 1,33

7.468 1,46

13.920 1,70

27.430 2,00

600

347,8 0,706

642,5 0,825

1.395 1,00

2.562 1,16

5.260 1,39

7.811 1,53

14.550 1,78

28.680 2,09

4168 0 2,21 43570 2,31

650

362,9 0,737

670,1 0,860

1.455 1,04

2.670 1,21

5.483 1,45

8.140 1,59

15.170 1,85

29.880 2,18

45390 2,41

700

377,3 0,766

696,7 0,894

1.512 1,08

2.775 1,26

5.697 1,50

8.457 1,66

15.750 1,92

31.030 2,27

47140 2,50

750

391,3 0,794

722,3 0,927

1.567 1,12

2.876 1,31

5.903 1,56

8.763 1,72

16.320 1,99

32.150 2,35

48830 2,59

800

404,8 0,822

747,1 0,959

2.974 1,35

6.103 1,61

9.058 1,77

16.870 2,06

33.230 2,43

50470 2,68

900

430,7 0,874

794,5 1,02

1.62 1 1,16 1.723 1,24

3.161 1,44

6.485 1,71

9.624 1,88

17.920 2,19

35.290 2„58

53590 2,85

1.000

455,2 0,924

839,5 1,08

1.820 1,31

3.338 1,52

6.846 1,81

10.160 ' 1,99

18.910 2,31

37.240 2,72

56550 3,00

2477 0 1,32 2602 0 1,38 27210 1,45


54

Perdite di carico localizzate, Pa, per valori diversi di Σξ ed in funzione della velocità dell'acqua (alla temperatura di 80 °C).

Σξ

Velocità (m/s) 0,20 0,22 0,24 0,26 0,28 0,30 0,32 0,34 0,36 0,38 0,40 0,42 0,44 0,46 0,48 0,50 0,55 0,60 0,65 0,70 0,75 0,80 0,85 0,90 0,95 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,7 1,8 1,9 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 2,7 2,8 2,9

1 19 23 28 33 38 44 50 56 63 70 78 86 94 103 112 121 147 175 205 238 273 311 351 393 438 486 587 699 820 952 1.092 1.243 1.403 1.573 1.753 1.942 2.141 2.350 2.568 2.796 3.034 3.282 3.539 3.806 4.083

2 39 47 56 66 76 87 99 112 126 140 155 171 188 205 224 243 294 350 410 476 546 621 702 787 876 971 1.175 1.398 1.641 1.903 2.185 2.486 2.806 3.146 3.505 3.884 4.2S2 4.700 5.137 5.593 6.069 6.564 7.079 7.613 8.166

3 58 70 84 98 114 131 149 168 189 210 233 257 282 308 336 364 441 524 615 714 819 932 1.052 1.180 1.314 1.457 1.762 2.097 2.461 2.855 3.277 3.729 4.209 4.719 5.258 5.826 6.423 7.049 7.705 8.389 9.103 9.846 10.618 11.419 12.249

4 78 94 112 131 152 175 199 224 252 280 311 343 376 411 447 486 587 699 820 952 1.092 1.243 1.403 1.573 1.753 1.942 2.350 2.796 3.282 3.806 4.370 4.972 5.612 6.292 7.011 7.768 8.564 9.399 10.273 11.186 12.138 13.128 14.157 15.225 16.332

5 97 117 140 164 190 218 249 291 315 351 388 428 470 514 559 607 734 874 1.026 1.189 1.365 1.554 1.754 1.966 2.191 2.428 2.937 3.496 4.102 4.758 5.462 6.214 7.015 7.865 8.763 9.710 1.0.705 11.749 12.841 13.982 15.172 16.410 17.696 19.032 20.415

6 117 141 168 197 228 262 298 337 378 421 466 514 564 616 671 728 881 1.049 1.231 1.427 1.639 1.864 2.105 2.360 2.629 2.913 3.525 4.195 4.923 5.709 6.554 7.457 8.419 9.438 10.516 11.652 12.846 14.099 15.410 16.779 18.206 19.692 21.236 22.838 24.498

7 136 164 196 230 266 306 348 393 440 491 544 599 658 719 783 850 1.028 1.223 1.436 1.665 1.912 2.175 2.455 2.753 3.067 3.399 4.112 4.894 5.743 6.661 7.647 8.700 9.822 11.011 12.269 13.594 14.987 16.449 17.978 19.575 21.241 22.974 24.775 26.644 28.581

8 155 188 224 263 305 350 398 449 503 561 621 685 752 822 895 971 1.175 1.398 1.641 1.903 2.185 2.486 2.806 3.146 3.505 3.884 4.700 5.593 6.564 7.613 8.739 9.943 11.225 12.584 14.021 15.536 17.128 18.799 20.546 22.372 24.275 26.256 28.314 30.451 32.664

9 175 211 252 295 343 393 447 505 566 631 699 771 846 925 1.007 1.092 1.322 1.573 1.846 2.141 2.458 2.796 3.157 3.539 3.943 4.370 5.287 6.292 7.384 8.564 9.831 11.186 12.628 14.157 15.774 17.478 19.269 21.148 23.115 25.168 27.309 29.538 31.854 34.247 36.747

10 194 235 280 328 381 437 497 561 629 701 777 856 940 1.027 1.119 1.214 1.469 1.748 2.051 2.379 2.731 3.107 3.508 3.933 4.382 4.855 5.875 6.991 8.205 9.516 10.924 12.429 14.031 15.730 17.527 19.420 21.411 23.498 25.683 27.965 30.344 32.820 35.393 40.831 40.831


Nel seguito si indicherà con APrd la perdita di carico distribuita espressa in Pa (o in mm c.a.), con APrdu la perdita di carico distribuita unitaria espressa in Pa/m (o in mm c.a./m), con APrc la perdita di carico concentrata espressa in Pa (o in mm c.a.). Esaminate le modalità con cui valutare i vari parametri che entrano in gioco nel dimensionamento delle tubazioni, è necessario ricordare che tale dimensionamento va effettuato rispettando contemporaneamente i vincoli di seguito riportati.

A1) La velocità dell'acqua nelle tubazioni non deve superare all'incirca 1,5 m/s. Per velocità maggiori diventa significativa la rumorosità del fluido in moto ed aumentano troppo le perdite di carico. Dalle relazioni che vengono sviluppate dalle equazione generalizzata di Bernoulli, si nota infatti che sia le perdite distribuite che quelle concentrate aumentano con il quadrato della velocità del fluido, in quanto il coefficiente di attrito per flusso turbolento è, con buona approssimazione, funzione della sola scabrezza relativa del condotto).

a2) La velocità non deve scendere al di sotto di 0,5 m/s nelle tubazioni principali e di 0,3 m/s per le derivazioni ai terminali, per evitare di avere tubazioni di diametro troppo grande (il che comporterebbe un inutile aumento dei costi d'impianto) e per consentire il trascinamento dell'aria nelle tubazioni.

b) Per le tubazioni principali la perdita di carico distribuita unitaria Aprdu deve essere mediamente compresa nell'intervallo 200 ÷ 350 Pa/m (20 ÷ 3 5 mm c.a./m), mentre per i tronchi secondari e per le diramazioni ai corpi scaldanti è preferibile contenerne il valore nell'intervallo 100 ÷350 Pa/m (10÷35 mm c.a./m), pur essendo talvolta necessario arrivare anche a perdite di 500 ÷600 Pa/m (50 ÷ 60 mm c.a./m) nei tronchi secondari per bilanciare i circuiti dal punto di vista idraulico. Per il dimensionamento delle tubazioni è anche importante stabilire qual è il circuito più sfavorito, cioè quello caratterizzato da maggiori perdite di carico. Il circuito più sfavorito è quasi sempre quello più lungo, quindi quello che porta dal generatore di energia termica al corpo scaldante più lontano (si noti, infatti, che prima di effettuare il dimensionamento non si conoscono le perdite di carico dei vari tratti e quindi non si può sapere a rigore qual è il circuito più sfavorito. In definitiva, rispettando i suddetti vincoli a) e b) ed utilizzando le tabelle e le figure sopra descritte, come sintetizzato in 1) e 2), si effettua il dimensionamento delle tubazioni a partire dal circuito più sfavorito e proseguendo poi con gli altri tratti di tubazione, la pompa di circolazione dovrà quindi essere caratterizzata da una portata da veicolare pari alla somma delle portate da addurre ai singoli corpi scaldanti, e da una prevalenza pari, a meno di una maggiorazione prudenziale di circa il 10 %, proprio alla perdita di carico del

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circuito più sfavorito (non vanno pertanto sommate a questa le perdite degli altri tratti di tubazione). Riguardo ai tronchi di tubazione che non appartengono al circuito più sfavorito e che, quindi, veicolano acqua verso corpi scaldanti diversi da quello più lontano, il loro dimensionamento deve essere tale da consentire il passaggio della portata d'acqua di progetto, valutata a partire dalle portate addotte ai singoli corpi scaldanti; quindi, solo in prima approssimazione o per piccoli impianti tale dimensionamento si può effettuare semplicemente rispettando i vincoli a) e b) relativi alle perdite di carico distribuite unitarie ed alle velocità consigliate, giacché la prevalenza della pompa, scelta per far sì che arrivi acqua al corpo scaldante più lontano, risulta in verità sovrabbondante per veicolare acqua agli altri corpi scaldanti, i circuiti in esame sono pertanto sbilanciati dal punto di vista idrico, nel senso che i tratti che non appartengono al circuito più sfavorito hanno minori perdite di carico e quindi veicolano portate d'acqua maggiori di quelle di progetto, provocando ovviamente una riduzione, rispetto al valore calcolato in sede di progetto, della portata d'acqua veicolata verso il corpo scaldante più lontano. In definitiva, quindi, un circuito in cui tutti i tronchi di tubazione fossero dimensionati con una perdita di carico distribuita unitaria all'incirca costante risulterebbe sbilanciato e quindi veicolerebbe portate d'acqua diverse da quelle calcolate (sovrabbondanti per i corpi scaldanti vicini alla pompa e scarse per i corpi lontani). Tale situazione risulta praticamente accettabile solo per piccoli impianti, poiché in tal caso le differenze di perdite di carico e di portata rispetto ai valori calcolati sono ridotte e quindi accettabili. Man mano che si fa riferimento a circuiti più grandi il suddetto sbilanciamento provoca variazioni di portata, rispetto a quelle di progetto, sempre più consistenti, fino alla situazione in cui a qualche corpo scaldante non arriva proprio acqua (si pensi ai radiatori degli ultimi piani di edifici alti in cui i circuiti siano stati dimensionati male). Per ottenere un circuito bilanciato, dopo aver dimensionato il circuito più sfavorito, si devono innanzitutto dimensionare i tratti di circuito più favoriti (cioè quelli che presumibilmente hanno perdite di carico minori, quindi quelli che veicolano acqua verso i corpi scaldanti più vicini alla pompa) con perdite di carico distribuite unitarie maggiori rispetto al circuito più sfavorito: a volte si rende necessario procedere per tentativi incrementando progressivamente le perdite di carico dei vari tratti, diminuendone il diametro; per tali tronchi dì tubazione si può arrivare anche fino a 600 Pa/m (60 mm c.a./m), sempre però verificando che la velocità non superi 1,5 m/s.

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Distribuzione senza collettori complanari Questo tipo di circuito è caratterizzato da una rete di tubazioni principali generalmente in acciaio per la mandata e per il ritorno, da cui si staccano i diversi tronchi secondari di alimentazione e di ritomo per i singoli corpi scaldanti; tali stacchi sono generalmente anch'essi in acciaio, installati in controsoffitto, o a vista, o sotto traccia a parete. Una tipica applicazione, frequentemente utilizzata negli anni passati in edifici multipiano, è caratterizzata da montanti verticali ciascuna collegata ad uno o più corpi scaldanti.

Distribuzione a collettori complanari (cassetta distributrice) Questo tipo di circuito è caratterizzato da una rete di tubazioni principali generalmente in acciaio, per la mandata e per il ritorno, collegate a collettori complanari, ognuno dei quali in posizione pressoché baricentrica rispetto ai corpi scaldanti serviti; ciascuno di questi ultimi è collegato al collettore mediante una tubazione di mandata ed una di ritorno, di solito in rame isolato flessibile installate al di sotto del pavimento. Le tubazioni in rame coibentato di diametro non superiore a 18 mm sono disponibili in rotoli, il che semplifica e migliora la realizzazione di curve e quindi la posa in opera. La regolazione delle portate d'acqua di alimentazione può essere effettuata con valvole di regolazione, manuali o automatiche, installate sui singoli corpi scaldanti e/o sui collettori di distribuzione. In quest'ultimo caso si effettua una regolazione per zone e non per singoli corpi scaldanti. Dal punto di vista delle perdite di carico, la distribuzione a collettori complanari consente un migliore bilanciamento del circuito rispetto alla soluzione senza collettori complanari; in quest'ultimo caso infatti, soprattutto quando il numero di corpi scaldanti è elevato e la rete di tubazioni è particolarmente lunga, si verifica una notevole differenza di lunghezza, e quindi di perdite di carico, tra i percorsi relativi ai corpi scaldanti più lontani dalla caldaia e quelli relativi ai corpi più vicini. Tale inconveniente si riduce con la distribuzione a collettori complanari, data la posizione pressoché baricentrica di ciascun collettore rispetto ai corpi scaldanti serviti. Sebbene la distribuzione senza collettori complanari sia più svantaggiosa dal punto di vista del bilanciamento delle perdite di carico, è bene evidenziare che si tratta di una soluzione frequentemente adottata fino a pochi anni fa. Inoltre, anche attualmente, la distribuzione a collettori non e sempre realizzabile a causa di vincoli architettonici o strutturali: si pensi ad esempio all'eventuale impossibilità o non convenienza ad installare tubazioni al di sotto del pavimento.

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Dimensionamento e bilanciamento della rete di tubazioni per acqua calda del tipo con colletori complanari Si supponga di voler dimensionare e bilanciare la rete di tubazioni in acciaio, per la mandata e per il ritorno, collegate a collettori complanari, ciascuno di elementi riscaldanti è collegato al collettore mediante una tubazione di mandata ed una di ritorno, di solito in rame isolato flessibile installate al di sotto del pavimento, con acqua calda a 80 °C e salto di temperatura pari a 10 °C tra mandata e ritorno; le tubazioni sono caratterizzate da curve a 90°. Si possono individuare le seguenti fasi della sequenza progettuale di dimensionamento, che rimane pressoché immutata per altri tipi di corpi scaldanti. 1.

In base ai fabbisogni termici invernali calcolati locale per locale si ricavano i valori della potenzialità termica che ciascun radiatore deve fornire.

2.

In base a considerazioni di tipo estetico e funzionale si sceglie il modello di radiatore da installare ed in base alle suddette potenzialità termiche si calcola il numero di elementi di ciascuno di essi (questa fase è descritta in dettaglio anteriormente.

3.

Si calcola la portata d'acqua di alimentazione di ciascun radiatore, mediante la relazione: m = Q / c (tm -- tr).

in cui: -

m è la portata massica di acqua, kg/s (kg/h);

-

e è il calore specifico dell'acqua, pari a 4,19 kJ/kg K (1 kcal/kg)

-

tm è la temperatura di mandata dell'acqua ai radiatori, °C;

-

tr è la temperatura di ritorno dell'acqua dai radiatori, °C.

4. Si valuta la perdita di carico concentrata di ciascun radiatore (in realtà, solo per alcuni tipi di terminale, come i mobiletti ventilconvettori e gli aerotermi, si può rilevare dai cataloghi tecnici la perdita di carico di ciascun terminale, a seconda della taglia e della portata d'acqua; nel caso dei radiatori, invece, data la trascurabile perdita di carico dei terminali e la carenza dei dati relativi sui cataloghi tecnici, si utilizza la tab.4.12, in cui si rileva un coefficiente per

valutare

quindi

la

perdita

di

carico

di

ciascun

ξ pari a 3.0:

radiatore,

occorre

conoscere anche la velocità dell'acqua nella tubazione di alimentazione, per cui è necessario aver preventivamente effettuato il dimensionamento di ciascun tratto, come riportato ai punti successivi).


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5. Si effettua il dimensionamento delle tubazioni considerando i vincoli riportati sopra in a) e b) riguardo alle velocità ed alle perdite di carico consigliate, ricordando di considerare sia le tubazioni di mandata che quelle di ritorno (uguali, se le tubazioni di mandata sono parallele a quelle di ritorno); si comincia dal dimensionamento dei vari tratti del circuito più sfavorito, in questo caso il tramo A – I.

Tratto

Portata L/h

Diam. pòllici

AB

349,1

3/4"

Caldaia

349,1

Velocità m/s

Δprdu Pa/m

Δprd Pa

Δprc Pa

45

81

81

-

-

-

83

Lungh. m

0,77

5

BF

221,6 1/2"

0,28

3,2

FI

63,73

0,136

9

3/8"

30

720

265,6 265,6 270

270

Δptotal= Δprd+Δprc Pa

162 720 531,2 540

Δp rmand + Δp rit Pa

324 720 1062,4 1080

La tabella è stata compilata in base alla seguente procedura: -

per il tratto AB lungo 1,8 m, in base alla portata di 349,13 l/h si rileva che il diametro più idoneo per la tubazione è il 3/4" (DN20), in corrispondenza del quale si ha una velocità dell'acqua di 0,251 m/s ed una perdita di carico distribuita unitaria Aprdu pari a 45 Pa/m (4,5 mm c.a./ m). La perdita di carico distribuita Aprd risulta quindi pari a 45 x 1,8 = 81 Pa. Qualora si fosse scelto, a parità di portata, un diametro maggiore, la perdita di carico unitaria sarebbe risultata troppo bassa e non rispondente quindi al criterio dì cui al punto b). La perdita di carico totale della sola mandata si ottiene quindi sommando perdite distribuite e localizzate (per semplicità si calcolino solo le perdite di carico distribuite e si ritenga che, in prima approssimazione, le perdite concentrate complessivamente assumano lo stesso valore delle distribuite) (81 + 81 = 162 Pa); per considerare anche il corrispondente tratto di ritorno si moltiplica per due la Aptot e si ottengono 324 Pa.

-

Per gli altri tratti (BF, FI) si procede analogamente al tratto AB.

-

Si osservi che talvolta la velocità può risultare inferiore a 0,5 m/s anche lungo il circuito principale (trattI BF, FI).

-

Le perdite di carico localizzate sono relative a: tratto BF: due curve a 90°; tratto FI: due curve a 90°;


6. Per tratti di lunghezza ridotta è consigliabile, per ridurre i costi di installazione, utilizzare le dimensioni del tratto immediatamente precedente o, in seconda battuta, di quello successivo. 7. Le perdite di carico complessive del circuito più sfavorito AI assommano pertanto a 3186,4 Pa (318,64 mmc.a.). 8. Si effettua per tentativi il dimensionamento del tratto più favorito BD, la cui perdita di carico deve essere quanto più possibile simile a quella del tratto BI (1062,4 + 1080 = 2142,4 Pa) appartenente al circuito più sfavorito AI (il punto B è individuato dall'intersezione del tronco BD con il circuito più sfavorito AI): in tal modo, i due circuiti AI ed AD, essendo il tratto AB in comune, avranno la stessa perdita di carico. Per effettuare il suddetto bilanciamento, essendo il tratto BI molto più lungo di BD, si dovrà scegliere per BD, come primo tentativo, una perdita distribuita unitaria ed una velocità maggiori di quelle scelte per i tratti di BI, secondo quanto detto in b).

Si c´è una perdita di carico complessiva che differisce da quella del tratto BI, il circuito non risulta perfettamente bilanciato: non si può aumentare la perdita di carico del circuito più favorito BD, né ridurre quelle del tratto BI del circuito più sfavorito AI adottando diametri maggiori, in quanto le velocità sono già abbastanza basse (non superiori a circa 0,6 m/s). L'unica soluzione sarebbe l'inserimento di una valvola di taratura sul tratto BD: considerando però i sovraccosti e le complicazioni impiantistiche che derivano dall'installazione di una o più valvole di taratura, si ritiene che per l'esempio in esame si possa lasciare il circuito non perfettamente bilanciato. In pratica al radiatore D giungerà una portata leggermente maggiore di quella di progetto, mentre a quello I una portata leggermente inferiore a quella di progetto; i valori di tali portate, e di quelle di tutti gli altri radiatori, sono corrispondenti ad un perfetto bilanciamento del circuito, ma differiscono dai valori di progetto.


9.

61

Si effettua per tentativi, in modo analogo bilanciamento di tutti gli altri tratti:

Tratto

Portata L/h

BC

127,46

3/8"

CD

63,73

3/8"

Tratto

Portata L/h

FG

12,28

Tratto FH

6,14

Tratto FJ

Portata L/h

63,73

Tratto FK

Portata L/h

Portata L/h

75,79

Lungh. m

Δprdu Pa/m

Δprd Pa

Δprc Pa

0,25

0,5

93

46,5

46,5

0,13

2,2

30

Lungh. m

Δprdu Pa/m

Δprd Pa

Δprc Pa

1,3

30

39

39

Lungh. m

Δprdu Pa/m

Δprd Pa

Δprc Pa

2,34

30

70,2

70,2

Lungh. m

Δprdu Pa/m

Δprd Pa

Δprc Pa


8,3

30

249

249

498

Lungh. m

Δprdu Pa/m

Δprd Pa

Δprc Pa


4,5

36

162

162

324

Diam. Velocità m/s pòllici


3/8"

0,13


3/8"

0,13


3/8"

0,13


3/8"

0,153

66


93

66

132


78


140,4


186 264


156


280,8


996


648

10. Si effettua la scelta della pompa utilizzando i cataloghi tecnici delle case costruttrici, considerando che la portata d'acqua è la somma delle portate addotte ai vari radiatori (circa 349,1 l/h) e la prevalenza deve essere uguale alla perdita di carico del solo circuito più sfavorito AI (3186,4 Pa), con una maggiorazione prudenziale del 10 %, che fornisce circa 3500Pa (350 mm c.a. = 0.35 mc.a.).

Portate = 349,1 l/h Prevalenza =3186,4Pa


Pianta di distribuzioni

Calcolo Dei Carichi Termici Invernali Di Un Edificio

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