martedì 28 febbraio 2012

Gli spifferi nelle porte e finestre - calcolo della dispersione di calore

Quando si parla di isolamento termico di un edificio e si indaga sulle possibili soluzioni per ridurre le dispersioni di calore è bene procedere seguendo una gerarchia. Inizialmente conviene  concentrarsi su quelle migliorie che danno grandi benefici con una spesa contenuta. Eliminare fessure e ridurre gli spifferi è senza dubbio un ottimo punto di partenza. Nulla, infatti, isola meno di un buco!

Fessure e spifferi di porte e finestre sono responsabili di una enorme dispersione di calore. Tale fenomeno è particolarmente evidente nelle antiche costruzioni che preservano ancora l'autenticità architettonica con porte e finestre prive di guarnizioni e accoppiamenti irregolari tra parte fissa e mobile.

L'entità del calore disperso può essere stimato calcolando prima l'infiltrazione d'aria complessiva attraverso porte e finestre per poi determinando il calore contenuto in questo flusso d'aria.

INFILTRAZIONE D'ARIA COMPLESSIVA
Dobbiamo per prima cosa calcolare l’infiltrazione d’aria complessiva q. Per questo usiamo la seguente formula adatta nel caso di infissi non classificati:
q = l a ( pepi )0,66
Dove i simboli hanno i significati riportati appresso.
  • q = infiltrazione d’aria  complessiva o  portata d’aria [m3/h]
  • l  = lunghezza totale delle battute di porte e finestre [m]
  • a = coefficiente d’infiltrazione. Esprime la portata volumica d’aria infiltrata per 1 metro di battuta e per una differenza di pressione di 1 Pascal [ m3/h m Pa]. I valori di questo coefficiente possono essere ricavati dalla tabella sottostante.
  • pe = pressione esistente sulla facciata esposta al vento [Pa]
  • pi = pressione esistente sulla facciata protetta dal vento [Pa]
Coefficiente di infiltrazione

La differenza di pressione  ∆p = ( pe – pi ) è funzione della pressione dinamica del vento sulle
facciate esposte e dell’angolo d’incidenza del vento sulle facciate. Non è possibile calcolare con precisione la differenza di pressione tenendo conto di tutti i fattori, quindi si ricorre a semplificazioni introducendo categorie di vento e condizioni d’esposizioni standard come quelle riportate nella tabella seguente.

Differenza di pressione

Proviamo ora a calcolare l'infiltrazione d'aria per una casa isolata esposta a venti normali. Supponiamo che vi siano 8 finestre in legno ciascuna di dimensioni, misurate lungo il profilo di battuta, pari a 1 m x 1,2 m ed un portone d'ingresso con dimensioni 0,9 m x 2,2 m. Risulta:

q = l a ( pe – pi )0,66 = 83,2 x 0,54 x (40)0,66 = 314,3 m3/h


FLUSSO DI CALORE DISPERSO PER INFILTRAZIONE
Analizziamo in particolare la dispersione di calore durante la stagione di riscaldamento. L'infiltrazione d'aria complessiva comporta l'ingresso di aria fredda esterna e la fuoriuscita di aria dagli ambienti riscaldati. Per il calcolo della dispersione di calore possiamo utilizzare la seguente formula:
Q = ρa cT t
dove:
  • ρa ca rappresenta la capacità termica volumica dell'aria, pari a 1200 J/( m3  K)
  • q è l'infiltrazione d'aria complessiva calcolata in precedenza
  • T è la differenza di temperatura media (temperatura interna - temperatura esterna) in un certo mese [ k ]
  • t è il tempo [ h ]
Con queste informazioni possiamo ad esempio calcolare il calore disperso durante un certo periodo. A titolo di esempio consideriamo il mese di Gennaio. Supponiamo che la temperatura interna sia mantenuta a 20°C e che, in quella località, la temperatura esterna media sia di 5 °C. Risulta:

Q = ρa cT t = 1200 x 314,3 x 15 x (31 x 24) = 4209 MJ = 1169 kWh

In termini economici, ponendo il costo di un chilowattora pari a 0,2 euro/kWh, la dispersione dovuta alle infiltrazioni equivale ad una spesa di 234 euro per il solo mese di Gennaio. Immaginate per tutta la stagione di riscaldamento!

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