TERMOENERGETICA DELL’EDIFICIO

I TERMINALI DI IMPIANTO AD

ACQUA TERMOENERGETICA DELL’EDIFICIO

(A.A. 2013-2014)

Prof. Walter Grassi - Ing. Paolo Conti

Introduzione 2

Schema-tipo di un impianto ad acqua

5

3

1 1 2 2

2

1. Emissione (o Erogazione)

2. Regolazione

3. Distribuzione

4. Accumulo

5. Generazione

Decomposizione Fisica

1

4

*Modellazione da

normativa UNI/TS 11300

Lezioni “Termoenergetica dell’edificio”- A.A. 2013-2014 - Prof. Walter Grassi - Ing. Paolo Conti (DESTEC)

Introduzione 3

Bilancio energetico Impianto

Generazione

Accumulo

Distribuzione

Regolazione

Emissione

Utenza

*Ogni sottosistema ha il suo rendimento: 𝜂 =𝑄 𝑜𝑢𝑡

𝑄 𝑖𝑛

Perd

ite f

umi +

ma

ntello

𝜂≈0.85÷1.1

Perd

ite tub

azio

ni

𝜂≈0.95÷1

Perd

ite r

eg

ola

zio

ne

𝜂≈0.95÷1

Perd

ite e

missione

𝜂≈0.9÷1

Energia/Potenza

utile all’ambiente

Ausiliari

elettrici

100

85


Terminali ad acqua 4

Tipologie più comuni

1. Radiatori

2. Termoconvettori

3. Ventilconvettori (Fancoil)

4. Pannelli radianti


Radiatori 5

Classificazione Materiale

Ghisa

Acciaio

Alluminio

Forma Elementi

A colonne

A tubi

A piastre

A lamelle


Radiatori 6

Regolazione

Valvola manuale

Valvola termostatica


Radiatori 7

Installazione: posizionamento tubazioni

Il rating degli elementi

si effettua con attacchi

come in figura (a):

• Temperatura

«uniforme»

• Isoterme orizzontali

Installazioni come (b) o

(c) diminuiscono la resa

del terminale (5÷10%)


Termoconvettori 8

Classificazione

Caratteristiche batteria

alettata

Numero

Ranghi

Contenitore (Carter)

A mobiletto

A battiscopa (zoccolo)

A pavimento


Termoconvettori 9

Regolazione

Valvola manuale

Valvola termostatica

Deflettore in uscita


Termoconvettori 10

Installazione


Dimensionamento e prestazioni 11

Bilancio energetico

𝑇𝑤𝑖𝑛

𝑇𝑤𝑜𝑢𝑡

𝑚 𝑤

𝑄

Equazioni caratteristiche 𝑄 = 𝑚 𝑤 ∗ 𝑐 ∗ Δ𝑇𝑤 [W]

𝑄 = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ Δ𝑇 = 𝑈 ∗ 𝑆 ∗ 𝑇 𝑤 − 𝑇𝑎 [W]

Δ𝑇𝑤 = 𝑇𝑤𝑖𝑛− 𝑇𝑤𝑜𝑢𝑡

[K] 𝑇 𝑤 =𝑇𝑤𝑖𝑛

+𝑇𝑤𝑜𝑢𝑡

2 [K]

*Scambiatore di calore con l’ambiente



Coefficiente globale di scambio termico

𝑈 =1

𝑍

𝛼𝑎+𝑅𝑐𝑜𝑛𝑑

′ +1

𝛼𝑖𝑛𝑡

[W/m2K]

𝑅𝑐𝑜𝑛𝑑′ : resistenza conduttiva [m2K/W];

𝛼𝑖𝑛𝑡: coefficiente convettivo acqua [m2K/W];

𝑍: rapporto superficie di scambio esterna e interna;

𝛼𝑎: coefficiente convettivo con aria interna [m2K/W].

𝑈 ≈1𝑍

𝛼𝑎

[W/m2K]

𝛼𝑎: coefficiente dipendente da convezione e irraggiamento

𝛼𝑎 = 𝑓 𝑇 𝑤; 𝑇𝑎 = 𝐶 ∗ 𝑇 𝑤 − 𝑇𝑎𝑝 [W/m2K]



𝑄 =𝐶

𝑍∗ 𝑇 𝑤 − 𝑇𝑎

𝑝+1 = 𝐾𝑚 ∗ 𝑇 𝑤 − 𝑇𝑎𝑛 [W]

* Equazione normativa UNI EN 442-2:2004

Valori standard

Δ𝑇𝑤 = 10 𝐾

Δ𝑇 = 50/60 𝐾 𝑇𝑤𝑖𝑛= 75/85 𝐾

𝑇𝑎 = 20 °𝐶

n dipende dal tipo di terminale

Tipo di terminale n Meccanismo di trasmissione calore

Radiatori 1,3 Convezione (60%) – Irraggiamento (40%)

Termoconvettori 1,4 Convezione Naturale

Ventilconvettori 1 Convezione Forzata

Pannelli radianti 1,1 Irraggiamento (50%) – Convezione (50%)



Esempio: potenza nominale per elemento

Esempio: Calcolo numero di elementi

Fabbisogno locale : 1000 W (da EN 12831)

Temperatura locale: 20 °C

Temperatura media fluido (nominale): 70°C

Numero elementi necessari: ~ 6



Valutazione prestazioni in condizioni diverse da quelle nominali (EN 442)

Ipotesi: 𝐾 ; 𝑛 costanti

𝑄

𝑄 𝑛𝑜𝑚=

∆𝑇

∆𝑇𝑛𝑜𝑚

𝑛

Esempio: Calcolo numero di elementi in condizioni di progetto diverse da quelle nominali

Fabbisogno locale : 1000 W (da EN 12831)

Temperatura locale: 20 °C

Temperatura media fluido (di progetto): 60°C

Valore esponente 𝑛: 1,35

Potenza elemento in condizioni di progetto: 121,34

Numero elementi necessari: ~ 9


Ventilconvettori 16


Ventilconvettori 17

Classificazione Posizionamento

A pavimento

A parete

A soffitto

A controsoffitto

Tipo di Carter

A mobiletto

A incastro

Numero batterie

Singola batteria (2 tubi)

Doppia batteria (4 tubi)


Termoconvettori 18

Installazione


Ventilconvettori 19

Vantaggi Utilizzabili sia per riscaldamento che per il raffrescamento

Temperatura acqua inferiore per il riscaldamento

𝑇 𝑤 ≈ 40 − 45 °𝐶

Ridotta inerzia termica

Svantaggi

Condensa (𝑻𝒘𝒊𝒏= 𝟕 °𝑪 𝑻𝒘𝒐𝒖𝒕

= 𝟏𝟐 °𝑪)

Filtro (Manutenzione)

Rumore (30-50 dB)

Fragilità alette


Ventilconvettori 20

Regolazione

Controllo velocità ventilatore (controllo lato aria)

Valvole lato acqua (on/off – modulanti)

Commutazione estate/inverno

Termostato di unità

Accensione/spegnimento manuale o controllato dal

termostato di zona


Ventilconvettori 21


Dimensionamento – Potenza nominale

Ventilconvettori 22

Dimensionamento – Potenza nominale

Temperature per la valutazione delle prestazioni dei

ventilconvettori secondo la norma UNI EN 1397

Temperatura

bulbo secco aria


Ventilconvettori - Aerotermi 23

Apparecchi economici per il riscaldamento di locali

non residenziali

Non presentano particolari accorgimenti in termini

di «rumorosità» e/o estetica





Installazione

Il posizionamento deve impedire che il flusso d’aria investa

direttamente agli utenti con velocità troppo elevate (v~0.1m/s)

Aerotermi orizzontali

Disposizione perimetrale Disposizione centrale Lezioni “Termoenergetica dell’edificio”- A.A. 2013-2014 - Prof. Walter Grassi - Ing. Paolo Conti (DESTEC)


Installazione

Aerotermi verticali

La sovrapposizione dei

tronchi di coni deve

avvenire ad un altezza

media di riferimento

(altezza persone) Prof. Walter Grassi - Ing. Paolo Conti (DESTEC)

Pannelli radianti 27


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