TRASMISSIONE DEL CALORE (SCAMBIO TERMICO) Prof. Ing. Cesare Boffa Edifici e Impianti Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa POSSIAMO FAR MEGLIO Superfici opache Nuovi materiali ad elevata resistenza termica ad elevata inerzia a cambiamento di fase Superfici vetrate assorbenti riflettenti basso-emissive selettive a prestazioni variabili pareti vetrate a doppio involucro Componenti schermanti schermature ombreggianti parziali frangisole a prestazione variabile tende “tecniche” Impianti a bassa temperatura travi fredde caldaie ad alto rendimento “NUOVI” METODI DI PROGETTAZIONE Prof. Ing. Cesare Boffa SIEEB (Sino Italian Ecological and Energy Efficient Building), Tsinghua University Pechino MCA, BEST, Impregilo, Favero & Milan Inaugurazione 6 luglio 2006 Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa grande incidenza dei consumi CLIMATIZZAZIONE INVERNALE EDIFICI risvolti ambientali nei contesti urbani continuo incremento di servizi richiesti ED. ESISTENTI ED. NUOVI 90 ÷ 120 kWh/m2anno ⇒ 40 ÷ 70 kWh/m2anno aumento di domanda (di potenza) CLIMATIZZAZIONE ESTIVA aumento dei servizi richiesti necessità di contenimento di consumi e potenze Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa CERTIFICAZIONE ENERGETICA DEGLI EDIFICI Prof. Ing. Cesare Boffa Leggi nazionali e regionali Legge 10/91 Direttiva 2002/91/ CE Decreto Legislativo 311- 29/12/2006 Decreto Legislativo 192 – 19/18/2005 Leggi e regolamenti regionali (in evoluzione) Regolamenti edilizi comunali (in evoluzione) Trasmissione del calore (scambio termico) Meccanismi di scambio termico e loro descrizione analitica Conduzione Convezione Irraggiamento Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmissione del calore (scambio termico) Conduzione: Conducibilità termica Parete piana monostrato Parete piana pluristrato Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmissione del calore (scambio termico) Convezione: strato limite coefficiente convettivo di scambio termico: metodi di calcolo e risultati Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmissione del calore (scambio termico) Irraggiamento: flusso termico radiativo Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmissione del calore (scambio termico) Propagazione termica liminare Parete piana a contatto con fluidi (aria) a temperature prefissate Ponti termici Analogia elettrica Sistemi a superfici estese (alette) aletta sottile profili di temperatura efficienza della alettatura Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmissione del calore (scambio termico) Resistenze termiche di contatto Raffreddamento dei corpi (a conducibilità infinita) Scambiatori di calore Prof. Ing. Cesare Boffa Meccanismi di scambio termico Conduzione Convezione Irraggiamento (radiazione) Prof. Ing. Cesare Boffa Conduzione: solidi (e fluidi in condizioni particolari) senza trasporto di materia Convezione: liquidi ed aeriformi con trasporto di materia Irraggiamento (radiazione): nel vuoto Prof. Ing. Cesare Boffa ti te ø te te < ti Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmissione del calore (scambio termico) Ø = flusso termico [W] nella direzione di T decrescenti ϕ= φ A flusso termico per unità di superficie [W/m 2] Prof. Ing. Cesare Boffa Conduzione: ϕ cond ϕ cond dt = −k dx ti − te =k ∆x ti ARIA te ∆x x Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Prof. Ing. Cesare Boffa Convezione: tp ARIA te= t∞ Prof. Ing. Cesare Boffa Convezione: tp ARIA te strato limite Prof. Ing. Cesare Boffa Convezione naturale Convezione forzata Prof. Ing. Cesare Boffa ϕconv = hconv (t p − t aria ) Prof. Ing. Cesare Boffa In generale per convezione forzata si ha: hconv = f (NRe ,NPr ) ARIA hconv ρVD = f = f (NRe ) µ Prof. Ing. Cesare Boffa Nella letteratura i numeri adimensionali sopra ricordati vengono chiamati: ρVD = NRe = Numero di Re ynolds µ cp µ k = NPr = Numero di Pr andtl Prof. Ing. Cesare Boffa Tipicamente hconv W ≅5 2 m °C hconv W ≅ 10 ÷ 20 2 aria in moto m °C hconv W ≅ 10 ÷ 100 2 acqua m °C aria ferma Prof. Ing. Cesare Boffa Radiazione: tp ϕrad = ε pσTp 4 ϕrad = ε estσTest 4 Prof. Ing. Cesare Boffa ϕrad = ε pσTp − Fε estσTest = 4 ( = c (T = c1 Tp − Test 2 4 p 2 4 4 + Test )= )(T 2 p + Test )(Tp − Test ) = = c 3 (Tp − Test ) = = hrad (Tp − Test ) = hrad W ≅5 2 m °C Prof. Ing. Cesare Boffa Scambio termico liminare: tp øconv ørad test φlim = φconv + φrad Prof. Ing. Cesare Boffa φlim = φconv + φrad ϕlim = hconv (t p − t est ) + hrad (t p − t est ) = ϕlim = hlim (t p − t est ) Prof. Ing. Cesare Boffa ∆x tint t2 t1 test ϕ = hlimint (t int − t1 ) t1 − t 2 ϕ = k ∆x ϕ = hlimest (t 2 − t est ) Prof. Ing. Cesare Boffa ϕ hlimint = t int − t1 ϕ∆x = t1 − t 2 k ϕ hlimest = t 2 − t est Prof. Ing. Cesare Boffa 1 ∆x 1 ϕ + + k hlimest hlimint = t int − t est 1 det to K = 1 ∆x 1 + + hlimint k hlimest ϕ = K( t int − t est ) Prof. Ing. Cesare Boffa Trasmittanza K (chiamata anche U o H, coefficiente globale di scambio termico) Prof. Ing. Cesare Boffa
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