Calcolo dinamico per una nuova scuola superiore

[bed]

Buongiorno a tutti, vorrei condividere con voi una riflessione circa il calcolo dei carichi invernali ed estivi per edifici di nuova costruzione, con destinazione d’uso non residenziale.

Per quanto riguarda i dati di progetto:
- edificio sito ad Ancona, dove lavoro;
- trasmittanze involucro e serramenti come da DM;
- affollamento interno piuttosto elevato, minimo 25 studenti per aula;
- carichi interni limitati a qualche PC, LIM e/o proiettore;
- occupazione da metà settembre alla prima settimana di giugno.

Considerata l'ubicazione dell'edificio e la modalità di utilizzo, ci si può aspettare un edificio particolarmente sbilanciato, in termini di carichi termici, verso il raffrescamento.
Il mio dubbio principale: ha senso valutare i carichi termici estivi con il metodo Carrier-Pizzetti, se nei mesi centrali dell’estate la scuola è chiusa? Nel mio caso, il periodo di picco per il raffrescamento sarà sicuramente maggio-giugno.
In secondo luogo: considerata l’estensione della superficie vetrata e gli apporti interni elevati, è lecito aspettarsi una richiesta di raffrescamento già dai primi mesi dell’anno?
EDIT: Ho approfondito la questione effettuando un calcolo dinamico orario ed è emerso che praticamente tutte le aule necessitano di raffrescamento durante il giorno già da gennaio, ed il riscaldamento nei mesi invernali serve solo per portare e mantenere ai 20°C di progetto l’edificio durante le ore serali e notturne, quando la scuola non è occupata.


Sarei curioso di sentire le opinioni di chi volesse prendere parte a questo thread circa la tipologia di carichi da aspettarsi da questo genere di edifici e dell’utilizzo e affidabilità del calcolo dinamico orario per una stima più precisa.

[Ronin]

è una scuola, quindi presumibilmente un edificio pubblico.
devi rispettare i CAM, il controllo dell'umidità estivo lo devi fare sennò i PMV/PPD se ne vanno a farsi friggere.
coi ricambi orari minimi per la qualità dell'aria il riscaldamento lo copri tranquillamente (con UTA e pdc invertibile, oppure con recuperatori termodinamici e integrazione radiante o fancoil), quindi che problemi ti fai (peraltro ormai cominciano ad essere piuttosto frequenti i casi in cui edifici scolastici vengono utilizzati fuori orario da associazioni, assemblee cittadine, ecc.: una pratica da incoraggiare, visto quello che costa lo spazio e il consumo di suolo): fai impianti senza inerzia, in modo da garantire la massima flessibilità di impiego.

[bed]

Innanzitutto ti ringrazio per la risposta.

Nel mio primo messaggio non intendevo dire che non avevo intenzione di fare il conto dei carichi estivi perchè l'edificio non dovrebbe essere occupato in piena estate, altrimenti è chiaro che come dicevi tu le condizioni di comfort non saranno mai soddisfatte.

Semplicemente chiedevo se, secondo la vostra esperienza, con un metodo di calcolo dinamico si potessero ottenere risultati più affidabili che potessero indicare, ad esempio, la necessità di coprire carichi opposti nel corso della stessa giornata oppure tra zone con esposizioni diverse.
Nel mio caso, infatti, dai risultati del calcolo dinamico risulta:
- riscaldamento da novembre a marzo ma solo di notte oppure a edificio non occupato (dalle 18 alle 7 del mattino seguente)
- raffrescamento sostanzialmente tutto l'anno, a partire dal momento in cui le aule vengono occupate.
Quindi volevo sapere se fossero condizioni di carico plausibili, che avete già incontrato in altri progetti, perchè non mi era mai capitato un profilo di questo genere. D'altro canto è il mio primo caso di nuova costruzione non residenziale, peraltro in una zona climatica leggermente differente da quella a cui sono sempre stato abituato, quindi ho abitudine ad altre tipologie di risultati.

Poi chiaramente con un impianto a bassa inerzia, come tu suggerivi, non c'è alcun problema

[Esa]

Il metodo Carrier-Pizzetti andava bene quando i calcoli si facevano a mano, con tabelle.
Quello che veniva calcolato con quel metodo è il "carico termico" (Cooling Load) non la potenza necessaria da fornire per garantire le condizioni di progetto ad una determinata ora (Heat Extraction Rate).
Quindi:
- il carico termico (CL) dipende dal clima, dalla radiazione solare, dalla presenza di persone, apparecchiature, ecc-
- la potenza da fornire (HER) dipende da quando vuoi avere una determinata temperatura, quando accendi l'impianto, che potenza fornisci, ecc..
Esempio estremo: hai un ristorante che funziona solo la sera. Vuoi 24°C e accendi l'impianto mezz'ora prima. Che potenza devi fornire?
Oppure: tieni acceso l'impianto 24 ore. Che potenza devi fornire?
Quale delle due soluzioni è meno costosa? Quale delle due gestioni è meno onerosa?
(Anche per l'inverno c'è questa questione: la maggior parte dei progettisti ritiene che la seconda scelta sia la preferibile).
Tornando al problema dei carichi termici estivi: il capitolo 18 di ASHRAE FUNDAMENTALS (dedicato agli edifici non residenziali) illustra molto bene il problema e fornisce le soluzioni. Sono 66 pagine da leggere
Per gli edifici domestici, il problema è decisamente diverso. Molto più semplice: bastano 15 pagine.
In sostanza: ti serve uno strumento (software) complesso, che solo con un calcolatore puoi affrontare.

[Ronin]

chiedevo se, secondo la vostra esperienza, con un metodo di calcolo dinamico si potessero ottenere risultati più affidabili che potessero indicare, ad esempio, la necessità di coprire carichi opposti nel corso della stessa giornata oppure tra zone con esposizioni diverse

non ho abbastanza esperienza per rispondere alla domanda.
quel che posso dire è che i dati climatici che utilizziamo sono oramai obsoleti, ovviamente in periodo estivo, dopo 2 decenni di cambiamento climatico a tutta randa: le ondate di calore ormai portano combinazioni entalpiche (temperatura e umidità) che sulle norme di progetto sono assolutamente sottostimate, anche in periodi dove dieci anni fa il condizionamento estivo era ancora spento, e con l'abitudine (ovviamente imposta dai costi di costruzione sempre più compressi) di costruire edifici a struttura leggera il freecooling trasmigra sempre di più dai manuali tecnici ai libri di storia.
perciò fai molta attenzione a fidarti di metodi di calcolo che usano dati in ingresso normati: garbage in, garbage out, dicono gli informatici.
piuttosto per tutti gli edifici significativamente vetrati (che tra l'altro i CAM ti obbligano a sovradimensionare le vetrate, per avere più apporti solari e luce naturale in inverno), sarà sempre più importante disporre di sistemi schermanti mobili (esterni, ovviamente); ad ogni modo in edifici direzionali è molto comune la situazione che dici, ovvero in periodi ancora teoricamente invernali raffrescare sul lato al sole mentre si riscalda su quello in ombra; nelle scuole hai molto meno sensibile (meno informatica), ma più latente (più persone), quindi può essere che la situazione risulti simile.

Il metodo Carrier-Pizzetti andava bene quando i calcoli si facevano a mano, con tabelle.

mai provato a farlo a mano. grazie per avermi fatto sentire giovane

[bed]

Quello che veniva calcolato con quel metodo è il "carico termico" (Cooling Load) non la potenza necessaria da fornire per garantire le condizioni di progetto ad una determinata ora (Heat Extraction Rate).
Quindi:
- il carico termico (CL) dipende dal clima, dalla radiazione solare, dalla presenza di persone, apparecchiature, ecc-
- la potenza da fornire (HER) dipende da quando vuoi avere una determinata temperatura, quando accendi l'impianto, che potenza fornisci, ecc..
Esempio estremo: hai un ristorante che funziona solo la sera. Vuoi 24°C e accendi l'impianto mezz'ora prima. Che potenza devi fornire?
Oppure: tieni acceso l'impianto 24 ore. Che potenza devi fornire?
Quale delle due soluzioni è meno costosa? Quale delle due gestioni è meno onerosa?

Il calcolo dinamico che ho fatto fa proprio questa distinzione: supponendo di mantenere acceso il riscaldamento da quando le aule non sono più occupate a quando vengono nuovamente frequentate (quindi dalle 18 alle 7) ottengo un valore di potenza che è circa un terzo rispetto a quello che mi servirebbe se spegnessi completamente l'impianto fino alla mattina dopo.

il capitolo 18 di ASHRAE FUNDAMENTALS (dedicato agli edifici non residenziali) illustra molto bene il problema e fornisce le soluzioni

Grazie per l'indicazione, ci vorrebbe davvero il tempo per leggere in maniera approfondita l'intero manuale. Partirò da questo sfruttando l'opportunità di questo progetto.

In sostanza: ti serve uno strumento (software) complesso, che solo con un calcolatore puoi affrontare.

Conta che facendo il classico calcolo invernale + Carrier-Pizetti invernale il mio pc ci mette qualche secondo, per il calcolo dinamico che ti ho detto più di due ore.

quel che posso dire è che i dati climatici che utilizziamo sono oramai obsoleti, ovviamente in periodo estivo, dopo 2 decenni di cambiamento climatico

Infatti è ridicolo vedere i dati climatici orari utilizzati: un'ulteriore difficoltà nello stimare in maniera più veritiera possibile i carichi di progetto.

perciò fai molta attenzione a fidarti di metodi di calcolo che usano dati in ingresso normati

Infatti personalizzare, per così dire, in maniera piuttosto pesante profili di utilizzo e carichi interni per avvicinarsi il più possibile alla situazione reale di utilizzo dell'edificio, può essere che sia in parte la ragione di risultati così diversi rispetto a quanto ci si aspetterebbe.

[Esa]

ottengo un valore di potenza che è circa un terzo rispetto a quello che mi servirebbe se spegnessi completamente l'impianto fino alla mattina dopo.

E' proprio la differenza tra CL ed HER.
Il CL andava bene prima dell'avvento dei PC. Con quel metodo si sono dimensionati milioni di impianti. Normalmente surdimensionati, ma talvolta (purtroppo!) sottodimensionati.

Conta che facendo il classico calcolo invernale + Carrier-Pizetti invernale il mio pc ci mette qualche secondo, per il calcolo dinamico che ti ho detto più di due ore.

Devi cercare un SW più professionale. Alcuni ci mettono qualche secondo ad eseguire i calcoli che dici.

Infatti è ridicolo vedere i dati climatici orari utilizzati:

Quasi tutti gli studi di progettazioni che operano a livello nazionale o internazionale, utilizzano i dati di Meteonorm o, almeno, di Ashrae per il dimensionamento dei carichi termici.
Per le abitazioni residenziali standard, vale ancora, spesso, la "regola del pollice" o l'esperienza in campo.

[bed]

Quasi tutti gli studi di progettazioni che operano a livello nazionale o internazionale, utilizzano i dati di Meteonorm

Il software che ho utilizzato prende dati di input dall'archivio climatico Meteonorm, quindi in teoria dovrebbe essere piuttosto affidabile da questo punto di vista.

Devi cercare un SW più professionale

Ho provato diverse alternative ma ho sempre riscontrato problemi di varia natura che mi fanno dubitare dell'affidabilità dei risultati ottenuti.
L'ultimo software che ho utilizzato per le simulazioni che ti dicevo, ad esempio, permette di modellare in maniera molto precisa i profili di temperatura interna e i profili di utilizzo. In questa maniera si può valutare l'HER anzichè il CL, con tutti i vantaggi che ne conseguono e di cui abbiamo parlato precedentemente.
Il software però fornisce in output un valore totale di potenza per raffrescamento, senza distinguere tra sensibile e latente.
Come faccio a valutare la retta d'esercizio senza questa distinzione? E' vero che, in un edificio ad uso scolastico, l'unico apporto latente è legato alle persone e il suo valore è costante, come quello degli apporti interni che però sono solamente sensibili.

[Esa]

l software però fornisce in output un valore totale di potenza per raffrescamento, senza distinguere tra sensibile e latente.

Strano che esista un software che distingue CL e HER e non fornisce i valori di sensibile e latente, indispensabili per una corretta progettazione!