Fattore di utilizzazione degli apporti e degli scambi termici

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fattore di utilizzazione

Il calcolo del fabbisogno termico di un edificio richiede che le equazioni di bilancio tengano conto del ruolo svolto dall’inerzia termica delle masse costituenti l’edificio in regime dinamico. Questo ruolo è svolto dal fattore di utilizzazione degli apporti termici, nella stagione invernale, e dal fattore di utilizzazione delle dispersioni nel periodo estivo.

Bilancio energetico

Abbiamo visto qui come il calcolo del fabbisogno termico di un edificio venga effettuato sulla base di un bilancio termico dell’ambiente delimitato dall’involucro edilizio.

Nella stagione di riscaldamento l’equazione di bilancio viene costruita a partire dalla valutazione dello scambio termico totale tra ambiente confinato ed esterno (QH,ht) a cui vanno sottratti gli apporti termici totali (Qgn) opportunamente corretti dal fattore di utilizzazione (ηH,gn).

Nella stagione di raffrescamento l’equazione di bilancio diventa:

Dove:

QC,ndFabbisogno ideale di energia termica per raffrescamento
QgnGuadagni termici totali
QC,htScambio termico tra ambiente confinato ed esterno nel caso di raffrescamento
ηC,isFattore di utilizzazione delle dispersioni termiche

Il fattore di utilizzazione degli apporti termici

Il fattore di utilizzazione degli apporti termici è un parametro che ha la funzione di compensare le dispersioni addizionali che si verificano quando i guadagni termici sono maggiori delle dispersioni.

Durante la stagione invernale gli apporti solari sono maggiori nelle ore centrali della giornata, quando la temperatura esterna è maggiore e le dispersioni sono minime; al contrario gli apporti solari sono minimi nelle ore più fredde quando le dispersioni sono maggiori.

In questo caso, infatti, soprattutto a causa degli apporti solari, i guadagni, anziché contribuire al fabbisogno termico, possono generare surriscaldamento che, nel periodo invernale, si traduce in maggiori dispersioni.

A compensare tale fenomeno interviene l’inerzia termica che, definita come l’effetto combinato di accumulo termico e resistenza termica della struttura, interviene con la sua capacità di accumulare il calore e restituirlo nelle ore più fredde, quando le dispersioni sono maggiori.

Il fattore di utilizzazione si calcola a partire da due parametri:

dove il primo (g) rappresenta il rapporto tra guadagni e dispersioni, mentre il secondo (t) rappresenta la costante di tempo della zona termica, espressa in ore, e calcolata come il rapporto tra la capacità termica interna (Cm) della zona e la somma dei coefficienti di scambio termico per trasmissione e ventilazione.

Se gH > 0 e gH ≠ 1

negli altri casi

dove a è un parametro dipendente dalla costante di tempo

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