Che cos’è la potenza termica

La potenza termica è un dato fondamentale per calcolare il fabbisogno energetico di un edificio

La potenza termica è fisicamente definita come la misura dell’energia che occorre fornire per alimentare un apparecchio che produce calore per un determinato periodo di tempo. In altre parole, si tratta della capacità di un sistema di produrre o utilizzare energia termica. Il suo calcolo dipende da diversi fattori, tra cui la temperatura di ingresso e di uscita del fluido termovettore, il flusso del fluido stesso e le caratteristiche del sistema in cui viene utilizzata.

Nell’ambito della termofisica questa grandezza è molto importante in quanto è un parametro fondamentale per il calcolo del fabbisogno energetico di un edificio o di un sistema termico. Con esso si intende la quantità di energia necessaria per riscaldare o raffreddare un ambiente o un sistema. In pratica, il fabbisogno energetico viene calcolato tenendo conto di diversi fattori come la superficie dell'edificio, la temperatura desiderata degli ambienti, il tipo di sistema di riscaldamento e raffreddamento utilizzato ed il clima locale.

Un altro aspetto per cui la potenza termica può essere utilizzata in ambito termotecnico riguarda la valutazione dell'efficienza energetica di un sistema termico. Un sistema che utilizza una maggiore quantità di energia termica rispetto a quella effettivamente necessaria per raggiungere il fabbisogno energetico desiderato può essere considerato inefficiente. In questi casi, è necessario identificare le possibili cause del problema e cercare di migliorare l'efficienza del sistema.

Come calcolare il fabbisogno

Basandosi sulle normative italiane trattanti il bilancio termico, in particolare l’UNI/TS 11300-1 e l’UNI/TS 11300-2, un edificio può essere considerato come un sistema termodinamico aperto operante in regime mediamente stazionario. Andando ad applicare il primo principio della termodinamica è possibile impostare un bilancio termico, in termini di potenza termica media, riferita ad un generico intervallo di tempo dt. L’equazione risulta la seguente:

Dove:

• indica la potenza termica fornita dall’impianto all’ambiente confinato, detto anche fabbisogno;
• è la potenza fornita dalla radiazione solare incidente attraverso i componenti finestrati;
• è la potenza fornita dalle fonti di calore interne quali persone, lampade o macchine;
• è la potenza ceduta all’ambiente esterno dall’involucro edilizio;
• è la potenza ceduta all’ambiente esterno tramite un processo di ventilazione;
• è la variazione di energia interna del sistema nel tempo, che si può esprimere come il prodotto della capacità termica efficace dell'edificio per la variazione della sua temperatura media nell'intervallo di tempo considerato;
• è la capacità termica efficace di un edificio, ovvero la quantità di calore da fornire o cedere per provocare una variazione di temperatura nell’involucro.

ATTENZIONE AI SEGNI!
I vari membri dell’equazione di bilancio energetico appena scritta hanno segni diversi tra loro!

La differenza tra le dispersioni dell’involucro () e gli apporti gratuiti () prende il nome di fabbisogno energetico ed indica la quantità di calore necessaria per garantire condizioni climatiche adeguate all’interno degli edifici. Si tratta inoltre di una grandezza utile per definirne l’efficienza del sistema ed è uno dei parametri principali utilizzati per la certificazione APE (Attestato di Prestazione Energetica).

Minore il fabbisogno tanto più l’edificio risulterà efficiente e, di conseguenza, di classe energetica più alta.

Su di esso si basa il dimensionamento dell’impianto di climatizzazione e, andando a sviluppare i termini dell’equazione di bilancio, risulta influenzato sia dalla temperatura interna T_i che dalla temperatura esterna T_e. La prima, secondo le normative citate in precedenza, è definita come la media aritmetica della temperatura dell’aria e della temperatura media radiante al centro della zona considerata ed è fissata a 20°C. La seconda invece è definita come la temperatura media radiante rilevata all’esterno non in prossimità della parete dell’involucro. Tanto più l’intervallo di tempo è piccolo più il bilancio risulta dettagliato.

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