Carichi termici edificio: principali differenze tra calcolo invernale ed estivo

La stima dei carichi termici dell’edificio per la stagione invernale ed estiva costituisce il punto di partenza per il corretto dimensionamento dell’impianto di climatizzazione e per le successive valutazioni relative all’efficienza del sistema edificio-impianto.

In particolare il carico termico è pari alla quantità di energia termica che un locale disperde verso l’ambiente esterno durante l’inverno o parallelamente il flusso di calore che lo stesso locale accumula in estate.

Dal calcolo dei carichi termici dipende il benessere igrometrico degli occupanti dell’edificio e, pertanto, maggiore è l’accuratezza con cui vengono calcolati, più si sarà in grado di controllare la risposta degli impianti di condizionamento durante l’intero arco dell’anno.

I calcoli vengono oggi effettuati con l’ausilio di strumenti informatici sempre più sofisticati, ma resta comunque indispensabile possedere le conoscenze che consentano di interpretare correttamente i risultati derivanti dall’elaborazione dei software.

Pertanto, cerchiamo di scoprire insieme i parametri da considerare per una corretta valutazione delle potenze che l’impianto di raffrescamento dovrà garantire.

Mediante il calcolo del carico termico invernale si è in grado di determinare la quantità di energia da fornire, sotto forma di calore, a ciascun locale dell’edificio. In questo calcolo rientrano solo quei locali che, confinando con l’ambiente esterno, disperdono energia termica per trasmissione: infatti, non vengono considerati i locali dell’edificio che, non confinando con l’esterno (o spazi non riscaldati), non ammettono una trasmissione di energia in quanto il flusso di calore ceduto da un locale ad un altro alla medesima temperatura è nullo.

Il calcolo è effettuato in regime stazionario secondo le indicazioni della UNI EN 12831, tenendo conto delle seguenti ipotesi di base:

• La temperatura media esterna è molto diversa dalla temperatura interna e, poiché le sue oscillazione intorno al valore medio sono contenute, si assume costante e pari al valore minimo;
• Le condizioni più gravose si hanno in assenza di irraggiamento solare;
• Non si considera l’accumulo delle strutture.

A differenza del caso invernale, per il periodo estivo si parla di flusso di calore entrante nel locale dall’ambiente esterno in quanto questo è caratterizzato da una temperatura maggiore rispetto all’interno dell’edificio. Il calcolo del carico termico estivo è necessario per determinare la quantità di energia da asportare dai locali dell’edificio e quindi permettere in una fase successiva il dimensionamento delle macchine frigorifereCome per la pompa di calore, una macchina frigorifera è una machina che assorbe calore da un “sistema” freddo e, utilizzando del lavoro fornito dall’esterno, cede calore al “sistema” più caldo. La macchina frigorifero è pertanto una macchina che realizza suddetto ciclo frigorifero al fine di raffreddare un ambiente. Nelle unità a compressione di vapore elettriche, le trasformazioni del fluido frigorigeno vengono effettuate tramite degli appositi componenti presenti nella macchina: • Compressore: comprime il fluido aumentando la pressione e quindi....

La valutazione dei carichi termici estivi risulta più complessa rispetto al calcolo delle dispersioni invernali e, al momento, non esiste alcuna norma italiana a cui poter far riferimento.

Mentre per il calcolo invernale si fa riferimento a condizioni stazionarie, assumendo che la temperatura dell’aria esterna rimanga costante nel corso della giornata e pari al valore di progetto, nella valutazione dei carichi termici estivi tale ipotesi viene a mancare e, pertanto, il calcolo va effettuato in regime variabile.

Infatti, in estate si parla di carichi termici rotanti estremamente variabili nell’arco della giornata e strettamente influenzati dalle caratteristiche inerziali delle strutture, responsabili di fenomeni di attenuazione e sfasamento temperale del carico termico effettivo rispetto all’apporto di calore istantaneo.

Un impianto di climatizzazione estiva ben dimensionato deve essere in grado di sottrarre all’ambiente due tipologie di calore:

• Il calore sensibile: è la somma degli apporti di calore che hanno come unico effetto l’aumento della temperatura, dovuti principalmente a:
  • Radiazione solare attraverso vetri, muri, tetti;
  • Trasmissione attraverso componenti opachi e trasparenti;
  • Infiltrazione di aria esterna;
  • Apporti interni dovuti a persone, illuminazione, apparecchiature.
• Il calore latente: è la somma degli apporti di calore che concorrono ad aumentare il contenuto di vapore presente nell’aria, quindi dell’umidità, senza per questo aumentare la temperatura:
  • Apporto di vapore dovuto a persone presenti in ambiente
  • Infiltrazione di aria esterna, avente in genere un’umidità specifica superiore a quella dell’aria ambiente;
  • Vapore prodotto in ambiente da eventuali processi o apparecchiature presenti

Vista la molteplicità dei fattori da considerare, una stima precisa dei carichi ambiente prevede un’attenta valutazione dei differenti contributi alle varie ore del giorno.

La scelta della potenzialità dell’impianto sarà quindi determinata dal valore del carico massimo concomitante ad una data ora.

Blumatica Energy, oltre alla redazione di APEL’Attestato di Prestazione Energetica (APE, o anche comunemente “certificato energetico”) è un documento che attesta la prestazione e la classe energetica di un immobile e indica gli interventi migliorativi più convenienti. Attraverso l’APE il cittadino viene a conoscenza di caratteristiche quali il fabbisogno energetico dell’edificio o dell’unità edilizia, la qualità energetica del fabbricato, le emissioni di anidride carbonica e l’impiego di fonti rinnovabili di energia, che incidono sui costi di gestione e sull’impatto ambientale dell’immobile, ed è guidato verso una... Leggi, AQE e Relazione tecnica (ex Legge 10), consente il calcolo della potenza termica invernale per il dimensionamento dell’impianto di riscaldamento secondo la norma UNI EN 12831. Il calcolo è effettuato per ciascun ambiente dell’edificio considerando parametri come: fattore di ripresa o coefficiente di sicurezza (per riscaldamento intermittente), coefficienti di esposizione, maggiorazione trasmittanze dei componenti, temperature esterne di progetto personalizzabili, ecc.

Blumatica Carichi Estivi consente di effettuare il calcolo dei carichi termici estivi per il corretto dimensionamento degli impianti di climatizzazione (metodo Carrier – Pizzetti).

Il software consente il calcolo carichi estivi (sensibili e latenti) per tutte le ore del giorno sia per il mese di picco che per tutti i mesi dell’anno:

• Irraggiamento solare attraverso i componenti finestrati;
• Trasmissione termica attraverso i componenti opachi e finestrati;
• Carichi sensibili e latenti per ventilazione, interni relativi a persone, apparecchiature elettriche, ecc.

Il calcolo è effettuato sia per ciascun ambiente sia per l’interno edificio, considerando i fattori di contemporaneità dei carichi. Inoltre, è possibile eseguire il calcolo con o senza il fattore di accumulo, considerando la capacità della struttura dell’edificio di immagazzinare calore e quindi di ridurre il flusso di calore entrante per effetto della radiazione solare attraverso i serramenti.

Inoltre, grazie alla perfetta integrazione con Blumatica Energy, è possibile calcolare il carico estivo direttamente da un progetto di Blumatica Energy inserendo pochissimi dati aggiuntivi.