verticale

Il calcolo della potenza termica dei corpi scaldanti

Introduzione alla normativa vigente.
Misura della potenza termica secondo la EN 442.
Il metodo dimensionale UNI 10200:2015.
Il lavoro svolto dalla Commissione Centrale Tecnica(CCT) del Comitato Termotecnico Italiano Energiae Ambiente (CTI).
Il fenomeno fisico della convenzione e dell'irraggiamento.
Validazione del metodo dimensionale.

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Atti di convegni o presentazioni contenenti case history
mcTER Contabilizzazione Calore - Verona ottobre 2017 La contabilizzazione del calore: aggiornamenti e soluzioni per la stagione termica 2017/18

Pubblicato
da Benedetta Rampini
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Veronafiere 19 ottobre 2017 Gli atti dei convegni e pi di 8.000 contenuti su www.verticale.net Contabilizzazione Calore Termotecnica Industriale Pompe di Calore Universit degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica Laboratorio di Misure Industriali IL CALCOLO DELLA POTENZA TERMICA DEI CORPI SCALDANTI Prof. Fausto Arpino, Universit degli Studi di Cassino
Prof. Marco Dell'Isola, Universit degli Studi di Cassino
Prof. Renzo Marchesi, Politecnico di Milano 19 Ottobre 2017- Veronafiere - Centro Congressi "Palaexpo" 19/10/2017 INTRODUZIONE La stima delle quantit di energia termica consumate nelle singole unit abitative
certamente un tema molto attuale e dibattuto, visti i numerosi risvolti tecnici, legislativi e di
tutela del consumatore connessi a tale problematica. La Direttiva 2012/27/UE sull'efficienza energetica, recepita in Italia con il D.L. 102/14, impone
agli Stati membri l'obbligo di installare (se tecnicamente possibile ed efficiente in termini di
costi) nei condomini e negli edifici riforniti da una fonte centralizzata di
riscaldamento/raf reddamento contatori individuali per misurare il consumo di energia termica
per ciascuna unit abitativa. Nei casi in cui l'uso di contatori individuali non sia tecnicamente possibile o efficiente la
stessa Direttiva prevede che in alternativa, siano impiegati sistemi di contabilizzazione
indiretti (i.e ripartitori e totalizzatori). Questi sistemi necessitano sempre della determinazione della potenza termica del corpo
scaldante su cui viene installato il singolo dispositivo di contabilizzazione indiretta. 1 19/10/2017 POSSIBILI APPROCCI Come determinare la potenza termica dei corpi scaldanti' La Commissione Centrale Tecnica (CCT) individua i seguenti livelli gerarchici: ' 1livello: norma europea armonizzata di prodotto del corpo scaldante EN 442-2. ' 2livello:in subordine norma nazionale UNI o di altro stato membro UE purch rispetti le condizioni definite dalla EN 834. ' 3livello: in subordine prove eseguite da laboratori secondo una procedura interna dichiarata. ' 4livello: in subordine metodo di calcolo validato sperimentalmente. 2 19/10/2017 MISURA DELLA POTENZA TERMICA SECONDO LA EN 442 MRT: Laboratorio di Riferimento Europeo per la
misura della potenza dei corpi scaldanti presso
Dipartimento di Energia del Politecnico di Milano
La camera di prova a tenuta d'aria ed composta
da pareti isolate, di cui 5 raffreddate ed una parete
non raffreddata. Consente misure con un'incertezza
minore di 1%. La misura eseguita a 'T=50C,
mentre ai fini dell'allocazione dei costi
richiesta la potenza termica a
'T=60C. Per i corpi scaldanti classificati come
radiatori, l'equazione caratteristica
della potenza termica : '' = '''''''''''''''' '' '''''0+''1'' '' = ''50 ''' 50 '' 3 19/10/2017 IL METODO DIMENSIONALE, UNI 10200:2015 Il metodo dimensionale, in assenza di dati sperimentali, pu essere utilizzato per il calcolo
della potenza termica dei corpi scaldanti (piastre radianti e radiatori a convezione naturale). '''''60 = 314 '' + '' '' POTENZA TERMICA (W) RIFERITA AD UN SALTO TERMICO DI 60C POTENZA TERMICA (W) SCAMBIATA PER IRRAGGIAMENTO POTENZA TERMICA (W) SCAMBIATA PER CONVEZIONE NATURALE '''' h '' '' '' = 2 (h '' + '' '' + '' h) Superficie di scambio '' = '' h '' Volume Coefficiente di scambio termico
(W/m3) caratteristico del tipo di radiatore 4 19/10/2017 IL METODO DIMENSIONALE, UNI 10200:2015 Valori di C per differenti tipologie di corpi scaldanti per spessore dei mozzi, Sm, compreso tra 50mm e 60mm. Tabella estratta dalla norma UNI 10200:2015. La norma individua 15 Tipologie di radiatori in funzione del materiale e della geometria delle colonne. Nel caso di radiatori in ghisa, si fa riferimento anche alla dimensione delle colonne e del mozzo Sm. 5 19/10/2017 LAVORO SVOLTO DALLA COMMISSIONE All'inizio del 2016 stata costituita, da parte del Commissione Centrale Tecnica (CCT) del
Comitato Termotecnico Italiano Energia e Ambiente (CTI), la: Commission for the validation of methodologies for the determination of the thermal output
of radiators out of the scope of EN 442 and other previous standards. Obiettivi della commissione:
' to check available methodologies defining, for each of them, ''pros and cons'' and the
presumprive uncertainty; ' to define minimun criteria for the application of the above methodologies by
laboratories. Componenti della commissione: Renzo Marchesi, Marco Dell'Isola, Jrg Schmid, Fausto
Arpino, Mattia Merlini. 6 19/10/2017 IL FENOMENO FISICO DELLA CONVEZIONE p h W '' = ' h '' ''' '''' = ' h ''
'' Array di piastre verticali (Churchill ed Usagi) '''' = 1 576 '''''2 + 3.56 ''''' ''''' = '''' ''2 ''4''' h '''' Piastra Verticale (Churchill e Chu) '''' = 0.825 + 0.387'''' 1
6 1 + 0.492 '''' 9 16 8 27 ''''' = ''''h3''' ''2 '''' 7 19/10/2017 IL FENOMENO FISICO DELLA CONVEZIONE La geometria scelta, seppur semplificata, in grado di rappresentare i fenomeni fisici che
intervengono nel funzionamento di un radiatore.
possibile ottenere lo stesso volume a partire da diverse combinazioni altezza x larghezza. 8 19/10/2017 IL FENOMENO FISICO DELL'IRRAGGIAMENTO ' La superficie posteriore del radiatore
scambia energia termica raggiante con
una parete pi calda. ' Schematizzando la superficie esterna
del radiatore come grigia, dalla
letteratura scientifica disponibile si
osserva che il valore dell'emittenza
della vernice per radiatori compreso
tra 0.77 e 0.85. '''''''' = '' '' ''('''' 4 - '' '' 4) 9 19/10/2017 IL FENOMENO FISICO DELL'IRRAGGIAMENTO Assimilando lo scambio al caso di corpo grigio in cavit nera con pareti isoterme, il flusso
termico raggiante non dipende dalla geometria del problema.
Considerando lo scambio verso la parete posteriore (pi calda) la geometria entra in gioco. 10 19/10/2017 VALIDAZIONE DEL METODO DIMENSIONALE: DATI POLITO 127 radiatori in totale e per tutti sono disponibili le informazioni necessarie all'applicazione
del Metodo Dimensionale. L'80% ha presentato una deviazione non superiore al 5% rispetto
ai dati sperimentali. Nessun radiatore ha presentato una deviazione superiore al 25%. 11 19/10/2017 La potenza termica dipende quasi linearmente dal volume.
Lo scostamento del metodo dimensionale rispetto alle misure aumenta con l'altezza. VALIDAZIONE DEL METODO DIMENSIONALE: DATI POLITO 12 19/10/2017 396 radiatori in totale, per 63 (16%) dei quali non stato possibile l'applicazione del Metodo
Dimensionale. Il 77% ha presentato una deviazione non superiore al 15% rispetto ai dati
sperimentali. 12 radiatori (4%) hanno presentato una deviazione superiore al 25%. VALIDAZIONE DEL METODO DIMENSIONALE: DATI POLIMI 13 19/10/2017 La potenza termica dipende quasi linearmente dal volume, ma si nota una maggiore
dispersione del dato. Lo scostamento del dato rispetto all'altezza rispecchia quanto atteso
dal modello fisico. VALIDAZIONE DEL METODO DIMENSIONALE: DATI POLIMI 14 19/10/2017 LA POTENZA TERMICA PER L'ALLOCAZIONE DEI COSTI Nella contabilizzazione dell'energia termica le deviazioni tra la potenza termica ottenuta da
modelli di calcolo (Metodo Dimensionale) ed il dato sperimentale si possono compensare nel
caso di numerosi radiatori simili installati nello stesso edificio (M. Dell'Isola et al., Energy
and Buildings 2017
). Radiatori simili ed installazioni simili (nello stesso appartamento) Radiatori differenti ed installazioni differenti (nello stesso appartamento) 15 19/10/2017 CONCLUSIONI ' I metodi di calcolo della potenza termica introducono inevitabilmente degli
errori/approssimazioni e vanno utilizzati in assenza di dati sperimentali, ovvero per
radiatori installati prima dell'entrata in vigore della EN442. ' Lo scostamento tra la potenza termica predetta dal Metodo Dimensionale ed i dati
sperimentali in linea con quanto atteso dall'applicazione delle correlazioni fisiche
disponibili nella letteratura scientifica. ' Il Metodo Dimensionale ha presentato prestazioni accettabili: la maggior parte dei
radiatori analizzati (pi dell'80%) ha presentato una deviazione rispetto al dato
sperimentale inferiore al 15%. ' Nella allocazione dei costi, la deviazione introdotta dal metodo di calcolo rispetto alle
misure pu essere comunque compensata nel caso di numerosi radiatori simili installati
nello stesso edificio. 16 19/10/2017 GRAZIE PER L'ATTENZIONE Prof. Fausto Arpino Dipartimento di Ingegneria Civile e Meccanica (DiCEM) Universit degli Studi di Cassino e del Lazio Meridionale f.arpino@unicas.it 19/10/2017 268 radiatori in totale, per 57 (19%) dei quali non stato possibile l'applicazione del Metodo
Dimensionale. Il 73% ha presentato una deviazione non superiore al 20% rispetto ai dati
sperimentali. 24 radiatori (11%) hanno presentato una deviazione superiore al 25%. VALIDAZIONE DEL METODO DIMENSIONALE: DATI CTI 19/10/2017 La potenza termica dipende quasi linearmente dal volume, ma si nota una maggiore
dispersione del dato. Lo scostamento aumenta al crescere/diminuire dell'altezza rispetto a
circa 1.5m. VALIDAZIONE DEL METODO DIMENSIONALE: DATI CTI


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