Il fattore di forma in termotecnica è il rapporto tra la superficie esterna (S) di un corpo (ad esempio un edificio) ed il volume in esso racchiuso (V).
Si tratta di un parametro estremamente importante perché, mettendo in relazione due semplici caratteristiche geometriche, è capace di esprimere l'attitudine di un corpo a disperdere il calore contenuto al suo interno.
Il calore (Q), infatti, si disperde attraverso la superficie (S) a contatto con l'esterno (Q ∝ S). Quanto più è estesa tale superficie in relazione al volume e tanto maggiore sarà la dispersione termica specifica (per unità di volume).
Le strutture più compatte (meno articolate) hanno fattori di forma minori e sono quindi da preferire per trattenere il calore. L'ideale sarebbe un'edificio sferico che, a parità di volume, tra tutte le geometrie è quella col minor rapporto S/V (il problema oltre che a costruirlo sarà poi arredarlo, sempre che non rotoli via!).
Si verifica inoltre che, a parità di morfologia costruttiva, il fattore di forma decresce all'aumentare delle dimensioni. La superficie infatti varia con il quadrato della sua dimensione [ m2 ] mentre il volume varia con il cubo [ m3 ].
Il fattore di forma, inoltre, può essere ridotto limitando l'estensione delle superfici in contatto con l'esterno. Costruzioni contigue ed addossate beneficiano di questo accorgimento.
Caso A
Consideriamo una casa completamente indipendente e confrontiamola con un appartamento in un condominio.
Come evidenziato dai flussi Q di calore la dispersione termica è il doppio per la casa indipendente. Il medesimo risultato si ottiene dal confronto dei due fattori di forma.
Fattore di forma casa indipendente: S/V = 6/a
Fattore di forma appartamento in condominio: S/V = 3/a
Fattore di Forma = S/V
Si tratta di un parametro estremamente importante perché, mettendo in relazione due semplici caratteristiche geometriche, è capace di esprimere l'attitudine di un corpo a disperdere il calore contenuto al suo interno.
Il calore (Q), infatti, si disperde attraverso la superficie (S) a contatto con l'esterno (Q ∝ S). Quanto più è estesa tale superficie in relazione al volume e tanto maggiore sarà la dispersione termica specifica (per unità di volume).
S/V ∝ Q/V
Si verifica inoltre che, a parità di morfologia costruttiva, il fattore di forma decresce all'aumentare delle dimensioni. La superficie infatti varia con il quadrato della sua dimensione [ m2 ] mentre il volume varia con il cubo [ m3 ].
Il fattore di forma, inoltre, può essere ridotto limitando l'estensione delle superfici in contatto con l'esterno. Costruzioni contigue ed addossate beneficiano di questo accorgimento.
Caso A
Consideriamo una casa completamente indipendente e confrontiamola con un appartamento in un condominio.
Fattore di forma casa indipendente: S/V = 6/a
Fattore di forma appartamento in condominio: S/V = 3/a
Caso B
Consideriamo due appartamenti nel medesimo condominio, il primo posto in un piano intermedio, il secondo situato all'ultimo piano.
Il primo appartamento risulta maggiormente isolato.
Fattore di forma appartamento in condominio in posizione intermedia: S/V = 2/a
Fattore di forma appartamento in condominio all'ultimo piano: S/V = 3/a
Consideriamo due appartamenti nel medesimo condominio, il primo posto in un piano intermedio, il secondo situato all'ultimo piano.
Il primo appartamento risulta maggiormente isolato.
Fattore di forma appartamento in condominio in posizione intermedia: S/V = 2/a
Fattore di forma appartamento in condominio all'ultimo piano: S/V = 3/a
Il fattore di forma, in edilizia, consente di confrontare il comportamento termico di soluzioni costruttive morfologicamente diverse prescindendo da tutte le altre caratteristiche quali isolamento termico e condizioni climatiche.
Per riassumere quanto osservato possiamo affermare che le strutture maggiormente indicate per contenere le dispersioni di calore sono:
- le costruzioni di grandi dimensioni
- le costruzioni compatte
- le costruzioni che, in quanto contigue ad altre strutture, limitano l'estensione delle superfici in contatto con l'esterno
Questo diverso comportamento termico legato alla sola morfologia di un corpo è ampiamente sfruttato in altri ambiti tecnologici (i dissipatori termici, ad esempio, sono realizzati massimizzando la superficie disperdente al contrario di quanto avviene per i boiler) ed anche in natura.
Si osserva ad esempio che gli animali a sangue caldo (omeotermi) come i mammiferi e gli uccelli, dovendo garantire una certa temperatura corporea, non sono esseri particolarmente minuti. Quelli che vivono in climi rigidi sono di grossa stazza e tozzi.
A volte, per resistere al freddo, basta solo modificare il fattore di forma...
Si osserva ad esempio che gli animali a sangue caldo (omeotermi) come i mammiferi e gli uccelli, dovendo garantire una certa temperatura corporea, non sono esseri particolarmente minuti. Quelli che vivono in climi rigidi sono di grossa stazza e tozzi.
A volte, per resistere al freddo, basta solo modificare il fattore di forma...
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