comfort termoigrometrico in ambienti interni: correlazioni tra valori ...

More documents

Recommendations

Info

studi [4, 6].In particolare l’indagine ha coinvolto le seguenti aule:− Aula F della Facoltà di Ingegneria dell’Università diPerugia, sede di Perugia;− Aula 2 della Facoltà di Ingegneria dell’Università diPerugia, sede di Terni;− Aula 8 della Facoltà di Ingegneria dell’Università diPavia, sede di Pavia.Le misure sono state effettuate utilizzando centralinemicroclimatiche, durante le stagioni autunnale, invernale eprimaverile comprese tra il 2004 e il 2005, rispettivamente neimesi di novembre, febbraio e marzo, maggio e giugno. Lametodologia di misura prevede l’acquisizione delle grandezzestabilite dalla UNI EN ISO 7730:2006, dalla UNI EN ISO10551:2002 e dall’ASHRAE Standard 55/1992, attraverso lequali è possibile ricavare gli indici di benessere tradizionali,nonché definire il comfort secondo il nuovo approccioadattivo.Contemporaneamente all’acquisizione dei dati sperimentaliè stato distribuito nelle aule, per la compilazione da parte deglioccupanti, un questionario, elaborato a partire dal modellocontenuto nella UNI EN ISO 10551, integrato con ulterioridomande riguardo alle possibilità di azione sui controlli dellecondizioni termoigrometriche interne. Esso si divide in treparti fondamentali:−−dati personali (età, sesso);aspetti termici (attività svolta negli ultimi minuti,composizione dell’abbigliamento, sensazione termica,ecc.);− controlli ambientali personali (possibilità di interveniresulle condizioni microclimatiche dell’ambienteattraverso l’apertura o la chiusura di porte e finestre, laregolazione dell’impianto, ecc.).Sia l’inizio dei rilievi che la distribuzione dei questionarisono avvenuti dopo circa mezz’ora dall’ingresso degli studentiall’interno delle aule, al fine di consentire il loro adattamentoalle condizioni climatiche esistenti. Ciascuna giornata dimisura è composta da più rilievi, effettuati in successione inpostazioni diverse individuate in relazione alla disposizionedegli studenti all’interno delle aule, alla presenza di superficiverticali fredde o pareti vetrate e alla facilità di collocazionedella strumentazione.Si riporta, in Tab. 1, un riepilogo delle caratteristiche delleaule e dei rilievi effettuati.Tab. 1: caratteristiche peculiari delle aule considerate e deirilievi effettuati.Aula F Aula 2 Aula 8Ubicazione Perugia Terni PaviaCapienza 300 96 160Finestre sì no sìGradinata no no sìImpianto tutt’aria misto tutt’ariaGiornate 5 4 6Periodirilieviautunno(nov.-dic. ’04)primavera(mag. ’05)inverno(feb.-mar.’05)primavera(mag. ’05)inverno(mar. ’05)primavera(mag.-giu.’05)Questionari 349 52 169Per le condizioni di comfort all’interno delle aule nel corsodella campagna sperimentale, facendo riferimento allaresistenza termica media degli occupanti calcolata daiquestionari, si sono ottenuti per la stagione autunnale valorimolto buoni: il PMV risulta infatti sempre compresonell’intervallo -0.5 ÷ +0.5 proprio della Categoria “B” indicatanell’Appendice A della UNI EN ISO 7730, tranne che per duerilievi del 2/12/2004, dove raggiunge valori poco al di sopra diquesto limite (PMV = 0.6 e PMV = 0.78, Categoria “C”). Unasituazione più o meno analoga è stata riscontrata anche nelcorso della stagione invernale, durante la quale il PMV rientraall’interno degli stessi limiti, risultando poco al di fuori solo incorrispondenza di due rilievi, nelle giornate del 4/3/2005 edell’8/3/2005 (rispettivamente PMV = 0.64 e PMV = -0.65).Molto più variabile è invece l’andamento del comfort relativoalla stagione primaverile, che dipende dalle condizionimeteorologiche, con valori che si mantengono all’internodell’intervallo raccomandato o poco al di fuori di esso per lamaggior parte delle giornate, per poi raggiungere PMV = -1.62in corrispondenza della giornata del 27/5/2005.3. ANALISI TEORICA3.1 Il modello di WrayIl modello proposto da William O. Wray [7] nasceoriginariamente come metodo di valutazione delle condizionidi comfort termico all’interno di edifici riscaldati con sistemisolari passivi, tuttavia ogni considerazione può essere estesa aqualsiasi tipo di ambiente che presenti una disuniformitàtermica abbastanza marcata.In contrapposizione ai due indici proposti dall’ASHRAEHandbook [8] per caratterizzare gli ambienti termicamentenon uniformi (Temperatura Operativa e TemperaturaOperativa Umida), giudicati da Wray troppo poco generali enon esplicitamente correlati con le condizioni di comfort, egliintroduce un unico indice termico più generale, chiamatoTemperatura Equivalente Uniforme (T eu ). La T eu è definitacome la temperatura uniforme (T eu =T mr =T a ) di un ambienteconfinato immaginario all’interno del quale una personapercepirebbe la stessa sensazione termica dell’ambiente realenon uniforme che si sta considerando. Il fondamento teoricodal quale Wray ricava la T eu è l’equazione del comfort termicodi Fanger [9]. Nelle ipotesi di temperatura superficiale dellapelle e di grado di secrezione del sudore correlati con il livellodi attività metabolica (per mezzo di opportune relazioniempiriche) e linearizzando i termini del quarto ordine dovutialla trasmissione del calore per irraggiamento, l’equazione diFanger assume la forma:L = A−0.49−0.0014− fcl−0.41[ 43−0.052A−1.92φ( Ta− 273)+ 25.3φ] +( 0.86 A−50) + 0.0023A[ 44−1.92φ( T − 273)+ 25.3φ]hc−73A ( 307−Ta) + 1.58⋅10fclTav( Tcl−Tmr)( T −T)claRisolvendo l’Eq. (1) nelle ipotesi di L = 0 e T mr = T a = T u ,Wray definì la Temperatura Uniforme di Comfort T u come latemperatura uniforme di un ambiente chiuso nel quale ilsoggetto si trovi in condizioni ottimali di comfort termico(carico termico nullo), la quale rappresenta l’obiettivo daraggiungere per ottenere le condizioni di benessere. Dia(1)
conseguenza la differenza T eu - T u rappresenta una misuradella distanza dalle condizioni di comfort per l’ambiente realeconsiderato.Il modello proposto da Wray può essere rappresentatograficamente in uno spazio T a - T mr (Fig. 1), del quale la lineadella temperatura uniforme è la bisettrice (T mr =T a ).Dall’equazione linearizzata di Fanger è possibile ricavare tuttele combinazioni di T a e T mr che determinano il livello ottimaledi comfort (L=0): tutte queste combinazioni sonorappresentate in tale spazio da una retta con pendenza negativas, che prende il nome di linea del comfort. L’intersezione traquesta retta e quella della temperatura uniforme rappresentaproprio T u . Un ambiente reale qualsiasi, termicamente nonuniforme, è rappresentato nel piano da un punto, individuatodalle sue temperature T a * e T mr * : tracciando da questo punto laparallela alla linea del comfort, l’intersezione con la retta dellatemperatura uniforme individua infine T eu . Per mezzo disemplici relazioni geometriche, quest’ultima può esserecalcolata come segue:Teudove in generale s = s (A, I cl , f cl , h c , φ).T mr[K]45°⎛ 1 ⎞ * ⎛ s ⎞ *= ⎜ ⎟ Tmr+ ⎜ ⎟ Ta(2)⎝1−s ⎠ ⎝ s −1⎠(T a*, T mr * )T usFig. 1: rappresentazione grafica della relazione tra iparametri di temperatura e la linea del comfort [8].3.2 Applicazione del modello di Wray ai dati sperimentaliL’applicazione del modello di Wray ha inizio con ladeterminazione della T u , temperatura da raggiungere perottenere le condizioni ottimali di comfort. Per risolvere l’Eq.(1) sotto le ipotesi elencate al paragrafo precedente, occorreassegnare un valore alle grandezze che in essa compaiono (A,φ, T cl , f cl , h c ). Dall’analisi dei dati personali raccolti neiquestionari è possibile ricavare il numero di uomini e di donnepresenti durante le misure; fissando i valori di metabolismoper entrambi i sessi è stata ricavata la media pesata dei valoridi attività (A). Considerata la sedentarietà del compito svoltodagli studenti che seguono le lezioni universitarie, si sonofissati dei valori pari a 72 e 69 W/m 2 rispettivamente per gliuomini e le donne. Analizzando invece la parte termica deiT eusLinea del ComfortLinea dellatemperaturauniformeT a [K]questionari, si può ricavare per ciascun individuo lacomposizione dell’abbigliamento. Attribuendo agli abiti ivalori di resistenza termica riportati nell’Appendice C della[1], si è calcolato per ogni giornata di misura il valore mediodi isolamento termico del vestiario degli occupanti (I cl,med ),oltre ai valori massimo e minimo (I cl,max , I cl,min ), rappresentativirispettivamente dell’individuo più vestito e di quello menovestito, indipendentemente dal sesso. Il valore dell’isolamentotermico del vestiario non figura esplicitamente nell’Eq. (1), maè indispensabile per ricavare gli altri parametri T cl , f cl , h c adesso associati. Per far ciò ci si avvale del programmainformatico proposto nell’Appendice D della [1] per il calcolodegli indici PMV (Predicted Mean Vote) e PPD (PredictedPercentage of Dissatisfied), implementato tramite linguaggioVisual Basic, dal quale sono estrapolati i coefficienti suddetti,ricavati sempre in corrispondenza di I cl,med , I cl,min , I cl,max . Ivalori della temperatura dell’aria T a , della temperatura mediaradiante T mr e della velocità dell’aria relativa al corpo umanov ar sono ricavati dai rilievi sperimentali, così come il valoredell’umidità relativa φ.Facendo uso dei parametri così ottenuti sono state calcolatele T u , sempre in corrispondenza dei valori minimo, medio emassimo di resistenza termica del vestiario.Utilizzando gli stessi parametri, sono state calcolate le T euassociate all’aula considerata, per mezzo dell’Eq. (2). I valoridi s sono stati ricavati dai grafici contenuti in [7], tracciati daWray per valori medi prefissati di f cl , h c , v ar (f cl =1.15, h c =2.83W/m 2 K, v ar =0.1 m/s) e interpolando in base ai valori di A, φ eI cl considerati. L’accuratezza del risultato ottenuto utilizzandotale metodo grafico è garantita dalla scarsa sensibilità della T eurispetto ad s: variando tale parametro di quantità maggioridell’approssimazione introdotta, si ottiene una corrispondenteoscillazione della T eu di circa 0,1-0,2 °C, cosicché l’incertezzadel risultato finale può dirsi di gran lunga compresa entroquesti limiti. Di conseguenza, non appare giustificato il ricorsoal metodo analitico per la determinazione di s, che comportaun ingente aumento del tempo di elaborazione dei dati.I calcoli sono stati ripetuti per ogni singolo rilievoeffettuato, in modo consecutivo durante le giornate di misura.Nel corso della stessa giornata, mantenendosi invariato ilcampione di studenti all’interno delle aule, rimangono costantii valori medi di metabolismo e di isolamento termico delvestiario, mentre variano tutte le altre grandezze di interesse.Per quanto riguarda l’Aula 8 di Pavia, i rilievi sono statieffettuati sia al mattino che al pomeriggio, interrotti durante lapausa pranzo che separa i due cicli di lezioni. Il campione distudenti non è pertanto lo stesso nel corso dell’intera giornatae si considerano il mattino e il pomeriggio come due giornatedistinte di misura, ad ognuna delle quali sono associati valoridiversi di attività metabolica e isolamento termico delvestiario.Parallelamente a T u e T eu sono stati calcolati anche gli indicitradizionali di Fanger PMV e PPD, facendo sempre uso delprogramma di calcolo riportato nella [1].3.3 Confronto tra l’approccio di Wray e quello di FangerDai valori di T u e T eu di ogni singolo rilievo si sonocalcolate le differenze T eu - T u e |T eu - T u |, al fine di effettuareun confronto con gli indici di Fanger, PMV e PPD. Perentrambe le differenze, un valore nullo determina lacoincidenza tra temperatura uniforme di comfort e temperaturaequivalente uniforme (T u =T eu ) e corrisponde alle condizioni dibenessere termoigrometrico. La |T eu - T u | esprime per mezzo diun unico valore la distanza dalle condizioni di comfort: più il
Page 1: COMFORT TERMOIGROMETRICO IN AMBIENT
Page 5 and 6: 4. CONCLUSIONIL’analisi delle con

comfort termoigrometrico in ambienti interni: correlazioni tra valori ...

You also want an ePaper? Increase the reach of your titles

Delete template?

Save as template?