Installazione dei Sistemi di Contabilizzazione e
Termoregolazione Energetica
Ing. Giancarlo Cerveglieri
Lecco, 17 novembre 2015 – Politecnico di Milano
Metodo diretto : misura corretta
Contabilizzazione energia termica fornita
Metodo indiretto : misura
approssimativa (applicabile solo a
radiatori e convettori, ma non a pannelli
radianti, ventilconvettori ed impianti
a tutt’aria)
Ing. Giancarlo Cerveglieri
Sistemi di Contabilizzazione Energia Termica : Metodo Diretto
Laddove fosse possibile dal punto di vista tecnico-economico
sono installati :
•
un contatore condominiale generale;
•
un contatore per singola unità immobiliari.
Per la misura della potenza termica fornita, applicando il metodo
diretto, si adotta la seguente formula :
 .

m

(T
)
Qfornita [W] = c
−T
 3600 in_contatore out_contatore 

 acqua
.
.
E fornita [Wh] = Qfornita × t
Dove :
•
c. [J/(KgK)] è il calore specifico dell’acqua, pari a 4186 [J/(KgK)];
•
m [Kg/h] è la portata massica del flusso d’acqua attraverso il sistema;
•
Tin_contatore [°C] è la temperatura di ingresso dell’acqua al contatore;
•
Tout_contatore [°C] è la temperatura di uscita dell’acqua dal contatore
•
t[h] è l’intervallo di tempo relativo alla misura.
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Scambio Termico del Terminale ( Radiatore/Convettore )
Due sono le modalità :
(
. ''
•
per convezione
2
Q conv [W/m sup
] = h conv Tsup − Tamb
(
. ''
•
per irraggiamento
Globalmente :
2
Q rad [W/m sup
] = h rad Tsup − Tmrad
. ''
2
Q TOT [W/m sup
]=
. ''
)
)
. ''
Q conv + Q rad
. ''
E TOT [Wh] = Q TOT × t
Dove :
•
hconv [W/(m2K)] è il coefficiente convettivo, funzione delle condizioni operative dell’aria ambiente, come la
sua velocità e temperatura;
•
hrad [W/(m2K)] è il coefficiente radiativo, funzione della temperatura media radiante della superficie esterna
del terminale, della temperatura ambiente e dell’emissività, la quale non è solo funzione della temperatura
superficiale del corpo emittente, ma anche delle caratteristiche superficiali del corpo stesso;
•
Tsup [°C] è la temperatura superficiale del terminale;
•
Tamb [°C] è la temperatura dell’ambiente dove il terminale è collocato;
•
Tmrad [°C] è la temperatura media radiante del terminale
•
t[h] è l’intervallo di tempo relativo alla misura.
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Scambio Termico del Terminale ( Radiatore/Convettore )
Incidenza delle caratteristiche superficiali
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Scambio Termico del Terminale ( Radiatore/Convettore )
Ripartizione dello scambio termico per radiazione e convezione
Tipo di elemento
Radiazione (%)
Convezione (%)
Pannello singolo
50
50
Pannello doppio
30
70
Pannello triplo
25
75
2 colonne
30
70
3 colonne
22
78
4 colonne
19
81
6 colonne
17
83
Convettori
10-15
85-90
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Scambio Termico del Terminale ( Radiatore/Convettore )
Fattori che incrementano/decrementano lo scambio termico
Fattori che incrementano lo scambio
termico
Fattori che decrementano lo scambio termico
Diminuzione delle portate di acqua
Diminuzione della distanza tra radiatore e
pavimento
Installazione a ridosso della parete verticale
Aumento dello spazio tra radiatore e
parete laterale posteriore
Applicazione di un pannello schermante non posteriormente
al radiatore ( fino al 70% )
Applicazione di un riflettore sulla parete
posteriore
Presenza di incrostazioni con conseguente riduzione di
sezione di passaggio fluido
Connessioni idrauliche sulla parte
superiore
Inserimento di alette che aumentino la
superficie scambiante
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Presenza di bolle d’aria
Utilizzo di vernici metalliche ( fino al 10% )
Installazione in cassette incassate
Sistemi di Contabilizzazione Energia Termica : Metodo Indiretto
Installazione di ripartitori con uno o più sensori di temperatura per
singolo terminale termico in ogni unità immobiliare.
Ogni dispositivo è dotato di :
•
•
•
•
•
un modulo di calcolo e trasmissione dei dati;
uno o più sensori di temperatura, in alcune configurazioni anche
esterni al case;
un display di visualizzazione del conteggio;
un sistema di alimentazione;
una piastra metallica di fissaggio e accoppiamento termico.
Tramite le misure effettuate i ripartitori stimano la potenza/energia
totale specifica scambiata tra terminale termico ed ambiente.
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Sistemi di Contabilizzazione Energia Termica : Metodo Indiretto
Differenti tipologie di ripartitori sono presenti in commercio :
• il dispositivo a singolo sensore misura solo la temperatura della superficie del terminale
dove è installato, assumendo una temperatura ambiente di 20°C;
• il dispositivo a due sensori misura, rispetto al precedente, anche la temperatura ambiente
con sensore incorporato o attraverso dispositivi wireless;
• il dispositivo a sensore multiplo, rispetto al precedente, misura due temperature
superficiali del terminale derivandone la media.
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Sistemi di Contabilizzazione Energia Termica : Metodo Indiretto
Per ogni terminale il ripartitore calcola l’integrale nel tempo della differenza, ∆T[°C], tra la temperatura del
corpo scaldante e quella dell’aria ambiente in cui lo stesso ripartitore è installato secondo la seguente formula
per singola unità di ripartizione, URcs,e :
n
UR
CS, e
 ∆T 
= K K K ∫
 dθ
 60 
C, e
Q,e
T, e
θ
Dove :
•
•
•
•
KC,e è il fattore di valutazione di riferimento relativo al contatto termico del sensore;
KQ,e è il fattore di valutazione di riferimento relativo al potenza nominale;
KT,e è il fattore di valutazione di riferimento relativo al caso in cui siano presenti temperature interne di progetto inferiori a quelle di
riferimento;
n è un valore compreso tra 1.2 ed 1.4, usato allo scopo di definire il rapporto tra potenza scambiata per irraggiamento e per convezione.
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Sistemi di Contabilizzazione Energia Termica : Metodo Indiretto
Globalmente, per edificio condominiale, si ottiene la seguente frazione di unità di ripartizione per
appartamento rispetto all’intero edificio:
n CS
UR
UR
app_j
edif
=
∑ UR
(
i =1
n app_tot
CS,i
n CS
∑ ∑ UR
j=1
i =1
CS, i
)
Dove :
•
•
URapp_j si riferisce alla somma delle unità di ripartizione per terminale presenti nell’intero appartamento j-esimo;
URedif si riferisce alla somma delle URapp_j nell’intero edificio.
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Errore di Misura dello Strumento
La norma UNI10200 prevede la specifica, relativa all’impianto, dell’errore di misura medio stagionale sia per
i contatori di energia diretti che per i ripartitori.
•
L’errore massimo permesso in contatori di energia diretti è legata alla portata d’acqua nominale del
contatore e al minimo ∆T misurabile dallo stesso
•
L’errore massimo permesso nei ripartitori è molto più aleatorio, in quanto dipende principalmente dai
fattori di valutazione KC,e e KQ,e che dipendono dalle condizioni operative del sistema radiatore-ripartitoreambiente : installazione radiatore e ripartitore sullo stesso, flusso termoconvettore e condizione
termodinamiche ambientali
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Pro e Contro dei Due Metodi
Diretto
•
•
•
Potenza scambiata con
ambiente più accuratamente
calcolata
Elevati costi di impianto e di
gestione e manutenzione
Spesso complicata installazione
in complessi residenziali già
esistenti
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Indiretto
• Costo di impianto e di gestione e
manutenzione contenuti
• Semplicità di installazione
• Potenza scambiata con ambiente
non accuratamente calcolata,
causa utilizzo di condizioni di
riferimento non coincidenti con le
effettive
Termoregolazione con Valvole Termostatiche e Termostato di Zona - Criticità
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Installazione dei Sistemi di Contabilizzazione e Termoregolazione Energetica
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