Fisica della costruzione 1 - Automatica

Fisica della costruzione 17
Trasmissione del calore in pareti a più strati
La trasmissione di calore attraverso una parete è caratterizzata da due
meccanismi di trasporto:
a) Il passaggio di calore attraverso i diversi materiali che compongono la
parete per conduzione.
b) La trasmissione di calore dall’aria alle superfici (e vice-versa) per
irraggiamento, convezione e conduzione.
Fig. 12:
Vie di conduzione
del calore attraverso
una parete. La
freccia del flusso di
calore indica che
esso è uguale in
tutti gli strati della
parete.
È importante notare che in condizioni stazionarie (vale a dire a temperatura
interna ed esterna fisse) il flusso di calore ( q ˙ ) è costante ed è uguale in tutti gli
strati della parete.
Si vuole ora studiare come cambia il flusso di calore attraverso la parete in
!
funzione delle condizioni al contorno e le caratteristiche della parete. In
particolare verrà definito un coefficiente U che indicherà la qualità di isolamento
della parete.
Per calcolare il trasferimento di calore all’interno delle pareti si utilizzano le
equazioni (9) e (11):
!
q ˙ = " # (Tsi $ Tsa) (23)
Dove Tsi e Tsa sono rispettivamente la temperatura superficiale interna ed esterna
della parete.
Per calcolare, invece, il calore trasmesso alla superficie dall’ambiente interno, si
deve tener conto dei 3 canali disponibili; ossia l’irraggiamento, la convezione e la
conduzione.
!
q ˙ = " s # (Ti $ Tsi) + " k # (Ti $ Tsi) + " c # (Ti $ Tsi) = ( " s + " k + " c)
# (Ti $ Tsi) (24)
Dove Ti è la temperatura dell’ambiente interno e αc descrive il termine dovuto alla
conduzione dell’aria (in genere preso in conto con il coefficiente di convezione).