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

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valore è grande, più ci troviamo distanti dalla condizione dibenessere. La T eu - T u , pur conservando la proporzionalità dellasensazione, aggiunge al valore il segno, che sarà positivo seall’ambiente considerato è associata una sensazione di caldo,negativo se è associata una sensazione di freddo. Per quantodetto, il valore di T eu - T u è direttamente confrontabile con ilPMV, mentre la |T eu - T u | può essere confrontata con la PPD.Sulla base di queste considerazioni si sono messi inrelazione da un lato i valori di PMV e T eu - T u , dall’altro PPD e|T eu - T u |, verificando l’esistenza di semplici relazioni chelegassero le due coppie di grandezze. L’analisi è statacompiuta riportando su due grafici le differenze T eu - T u e |T eu -T u | in ascissa, mentre in ordinata sono indicati rispettivamenteil PMV e la PPD, calcolate dai dati sperimentali. Si èproceduto tracciando sui grafici (Figg. 2 e 3) l’andamento deipunti rappresentativi dei singoli rilievi strumentali incorrispondenza dei valori minimi, medi e massimidell’isolamento termico del vestiario. Sugli stessi grafici sonostate tracciate le linee di tendenza che meglio approssimanol’andamento dei punti considerati: in particolare per il grafico(T eu - T u ) - PMV è stata considerata una regressione lineare,mentre per il grafico |T eu - T u | - PPD si è presa inconsiderazione una regressione polinomiale di secondo grado.PMVPPD [%]1.510.50-0.5-1-1.580706050403020100-2PMV = 0.4736 (T eu - T u ) + 0.0027R 2 = 0.983-5.0 -4.0 -3.0 -2.0 -1.0 0.0 1.0 2.0 3.0Teu-Tu [K]Fig. 2: andamento del PMV in funzione di T eu - T u .PPD = 3.4165 |T eu - T u | 2 +3.2547 |T eu - T u | + 4.1094R 2 = 0.98690.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5|Teu-Tu| [K]Fig. 3: andamento della PPD in funzione di |T eu - T u |.Come si può constatare dagli andamenti d PMV e PPDdelle figure 2 e 3, esiste una forte e precisa correlazione tra lecoppie di indici calcolate: in particolare il PMV e la differenza(T eu - T u ) sono legati da una dipendenza lineare, mentre la PPDsi avvicina molto di più ad una funzione di secondo gradorispetto al modulo |T eu - T u |. Le equazioni delle due curve sonoriportate rispettivamente nelle figure 2 e 3. La bontà del“fitting” di tali curve rispetto alle due dispersioni di punti ègarantita dal valore dell’indice di determinazione R 2 , per ilquale si sono riscontrati nei due casi valori rispettivamente diR 2 = 0.983 e R 2 = 0.987.I valori di PMV e PPD calcolati facendo uso delleequazioni viste sopra, inoltre, rispecchiano fedelmente quantoprevisto da Fanger in corrispondenza della neutralità termica,espressa dalla condizione T eu = T u : dalla prima equazione siottiene un valore approssimabile allo zero e quindiperfettamente in linea con il valore nullo stabilito da Fanger;dalla seconda equazione si ottiene invece PPD ≅ 4.11%, pocolontano dal valore di riferimento di PPD = 5%.Le correlazioni e le equazioni ricavate permettono quindi ilcalcolo di T eu - T u e |T eu - T u |, a partire dagli indici tradizionalidel benessere per intervalli molto ampi dei valori diisolamento termico del vestiario (0,29 – 1,64 clo), propri ditutte le stagioni dell’anno ad eccezione di quella estiva. Tuttociò consente di rendere molto più intuitivi i concetti connessial benessere termoigrometrico, quantificando con unadifferenza di temperatura una sensazione di caldo o di freddoprovata dagli occupanti all’interno di un ambiente confinato.La temperatura è infatti una grandezza di uso comune equotidiano, della quale le persone hanno esperienza diretta econ la quale sono abituate da sempre a trattare: esprimereattraverso di essa quello che fino a ieri veniva spiegato conindici di uso riservato agli addetti ai lavori costituisce unanovità sostanziale e può essere un valido aiuto alla diffusioneverso il grande pubblico dei concetti riguardanti il benesseretermoigrometrico e della sua gestione all’interno degliambienti confinati.3.4 Correlazione tra Temperatura Operativa eTemperatura Equivalente UniformeNel corso dell’elaborazione dei dati raccolti durante lacampagna sperimentale, parallelamente al calcolo degli indicidi benessere tradizionali e delle temperature proprie dellateoria di Wray, è stata calcolata anche la temperatura operativaT o , definita come la temperatura uniforme di una cavità nera incui il soggetto scambierebbe la stessa quantità di energiatermica, per irraggiamento e convezione, che scambianell’ambiente reale non uniforme. Il valore ottenuto per ognisingolo rilievo è stato di volta in volta confrontato con la T eucorrispondente, al fine di verificare se le analogie didefinizione di queste due grandezze comportassero anche deivalori sperimentali simili. Dall’analisi dei dati ottenuti sievidenzia una sostanziale coincidenza dei due parametri, conscostamenti che solo in rari casi superano il decimo di K,differenza che può quasi sempre ritenersi trascurabile. Nellamaggior parte dei casi pratici infatti, quando la velocitàdell’aria è bassa (< 0.2 m/s) o quando la differenza tra la T a ela T mr è piccola (< 4 K), la T o può essere calcolata consufficiente approssimazione come media aritmetica tra T a eT mr , che ovviamente ben poco si discosta dalla T eu . Si ottienecosì un’ulteriore semplificazione nel calcolo delle differenzeT eu - T u e |T eu - T u |: la T o , che può essere calcolata per mezzodei soli tre parametri T a , T mr e v ar (sempre determinati nelcorso dei rilievi sperimentali), può sostituire direttamente laT eu , evitando così l’uso dell’Eq. (2) che richiede una laboriosastima del parametro s.
4. CONCLUSIONIL’analisi delle condizioni di comfort termoigrometricoall’interno delle aule universitarie oggetto del presente studio,effettuata dalla Sezione di Fisica Tecnica del Dipartimento diIngegneria Industriale dell’Università di Perugia, incollaborazione con il Dipartimento di Ingegneria Idraulica eAmbientale della Facoltà di Ingegneria dell’Università degliStudi di Pavia, si basa su una vasta campagna sperimentalecondotta in tre aule diverse per posizione geografica,caratteristiche impiantistiche, architettoniche e di esposizione.Durante tale campagna sperimentale sono stati acquisiti, permezzo di rilievi strumentali effettuati con apposite centralinemicroclimatiche e avvalendosi della compilazione diquestionari da parte degli occupanti, i dati necessari al calcolodegli indici di benessere tradizionali previsti dalla UNI ENISO 7730:2006 e delle grandezze proprie del modello di Wray[7]. I dati raccolti sono stati poi elaborati mettendo inrelazione il PMV con la differenza di temperature (T eu - T u ) e laPPD con il modulo |T eu - T u |, verificando l’esistenza di unacorrelazione tra i parametri. Dall’analisi dei risultati ottenuti siè evidenziata, in particolare, la relazione lineare che lega lacoppia di parametri PMV - (T eu - T u ), rappresentata da una rettapassante per l’origine, in perfetto accordo con quanto stabilitodalla teoria di Fanger [8], la quale prevede l’annullarsi delPMV in condizioni di neutralità termica (T eu = T u , T eu - T u = 0).Per quanto riguarda la coppia PPD - |T eu - T u |, si è riscontratauna relazione di secondo grado, con una curva che nellecondizioni di neutralità termica interseca l’asse della PPD incorrispondenza di un valore di 4.11%, poco distante dal 5%previsto dalla teoria di Fanger [8].In corrispondenza di ogni singolo rilievo sperimentaleeffettuato durante le giornate di misura, si sono infine calcolatii valori della Temperatura Operativa T o , confrontandoli divolta in volta con i corrispondenti valori della TemperaturaEquivalente Uniforme T eu . I risultati ottenuti indicano unasostanziale coincidenza delle due grandezze, avendo rilevatodifferenze che solo in rari casi superano il decimo di K. Graziea questo, si deduce la possibilità di snellire la procedura dicalcolo delle differenze sopra citate T eu - T u e |T eu - T u |: senzacommettere un errore significativo, si può infatti sostituire laT o , ottenibile da semplici rilievi microclimatici, alla T eu ,evitando così l’uso dell’Eq. (2) e di conseguenza la stima delparametro s che in essa compare.5. NOMENCLATURAA = livello di attività metabolica [W/m 2 ];f cl = rapporto tra la superficie corporea coperta dai vestitie la superficie di pelle nuda;h c = coefficiente di convezione tra la superficie delvestiario e l’aria [W/m2 K];I cl = isolamento termico del vestiario [clo, m 2 K/W];L = carico termico per unità di superficie corporea[W/m 2 ];PMV = voto medio previsto;PPD = percentuale prevista degli insoddisfatti [%];R 2 = indice di determinazione;s = pendenza della linea del comfort;T a = temperatura dell’aria [K];T av = media tra le temperature T cl e T mr [K];T cl = temperatura superficiale esterna del vestiario [K];T eu = temperatura equivalente uniforme [K];= temperatura media radiante [K];T mrT o = temperatura operativa [K];T u = temperatura uniforme di comfort [K];v ar = velocità dell’aria relativa al corpo umano [m/s];φ = umidità relativa [%].Apici:* = ambiente reale.Pedici:a = aria;ar = aria relativa al corpo umano;c = convezione;cl = vestiario;eu = equivalente uniforme;min = relativo al valore minimo di isolamento termico delvestiario;med = relativo al valore medio di isolamento termico delvestiario;max = relativo al valore massimo di isolamento termico delvestiario;mr = media radiante;o = operativa;u = uniforme di comfort.6. RIFERIMENTI BIBLIOGRAFICI1. UNI EN ISO 7730, Ergonomia degli ambienti termici -Determinazione analitica e interpretazione del benesseretermico mediante il calcolo degli indici PMV e PPD edei criteri di benessere termico locale, Febbraio 2006.2. UNI EN ISO 10551, Ergonomia degli ambienti termici –Valutazione dell’influenza dell’ambiente termicomediante scale di giudizio soggettivo, Gennaio 2002.3. ASHRAE Standard 55/2004, Thermal environmentconditions for human occupancy, Atlanta, Ga., USA2004.4. C. Buratti, P. Ricciardi, C. Simoncini, Il benesseretermoigrometrico nelle aule universitarie: primi risultatidi una campagna sperimentale presso le università diPerugia e Pavia effettuata secondo nuove metodologiebasate sul modello adattivo, 5° Congresso NazionaleCIRIAF – Atti (Perugia 8-9 aprile 2005).5. C. Buratti, A. Milone, D. Milone, S. Pitruzzella, P.Ricciardi, Determinazione degli indici PMV e PPDattraverso misure strumentali e questionari nel modelloadattivo, 6° Congresso Nazionale CIRIAF – Atti(Perugia 7-8 aprile 2006).6. C. Buratti, P. Ricciardi, Thermal-hygrometry comfort inuniversity classrooms: experimental results in north andcentral Italy Universities conducted with newmethodologies based on adaptive models, 3 rdInternational Building Physics Conference, (Montreal,27-31agosto 2006).7. William O. Wray, A simple procedure for assessingthermal comfort in passive solar heated buildings, SolarEnergy Vol. 25, pp. 327-333 – Pergamon Press Ltd.19808. ASHRAE Handbook of Fundamentals, 1977.9. P.O. Fanger, Thermal comfort, McGraw Hill, New York,1970.
Page 1 and 2: COMFORT TERMOIGROMETRICO IN AMBIENT
Page 3: conseguenza la differenza T eu - T

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