Analisi dinamica degli effetti dell'irraggiamento sui componenti trasparenti. Confronto col metodo semi-stazionario. Parte 2

Un’ulteriore differenza tra metodo semi-stazionario e metodo dinamico si ha nel calcolo del fattore di ombreggiamento. Come anticipato il calcolo orario utilizza il metodo previsto nell’allegato E della UNI EN ISO 52016 che permette di simulare in funzione della posizione del sole come l’ombra di un aggetto o ostruzione vada a ridurre l’area del componente trasparente esposta alla radiazione diretta.

L’equazione per il calcolo del fattore di ombreggiamento è la seguente:

 

Il metodo semi-stazionario prevede invece l’utilizzo di tabelle mensili che forniscono direttamente il fattore di ombreggiamento in funzione del valore degli angoli rappresentati dalle immagini sottostanti, della latitudine e dell’esposizione.

Nell’esempio seguente verranno confrontati i due metodi separatamente considerando la sola finestra esposta e a sud e inserendo un aggetto avente altezza sopra la finestra di 0,5 m e profondità di 1,5 m.

Dinamico
Componente a SUD
Irraggiamento
Con Aggetto Orizzontale
[MJ /m²]
Irraggiamento
Senza Aggetto Orizzontale
[MJ /m²]
Scostamento
Gennaio 55,79 60,80 -8%
Febbraio 61,69 74,53 -17%
Marzo 68,33 101,74 -33%
Aprile 79,45 110,83 -28%
Maggio 88,08 105,80 -17%
Giugno 91,88 104,88 -12%
Luglio 97,58 117,62 -17%
Agosto 92,71 121,82 -24%
Settembre 79,00 115,04 -31%
Ottobre 76,14 99,87 -24%
Novembre 57,13 64,48 -11%
Dicembre 56,71 60,28 -6%
Totale 904,49 1137,69 -20%

 

Semi-Stazionario 
Componente  a SUD

Irraggiamento
Con 
Aggetto Orizzontale 
[MJ /m²]

Irraggiamento
Senza Aggetto Orizzontale 
[MJ /m²]

Scostamento
Gennaio 110,05 145,38 -24%
Febbraio 99,16 140,46 -29%
Marzo 89,06 150,19 -41%
Aprile 67,44 128,95 -48%
Maggio 56,34 109,19 -48%
Giugno 56,53 106,66 -47%
Luglio 61,21 120,97 -49%
Agosto 65,55 134,87 -51%
Settembre 83,17 152,89 -46%
Ottobre 114,75 175,19 -34%
Novembre 106,15 144,22 -26%
Dicembre 120,33 155,06 -22%
Totale 1029,74 1664,03 -38%

Il metodo semi-stazionario tende ad avere una riduzione del carico di irraggiamento per effetto dell’ombreggiamento maggiore del metodo dinamico, questo probabilmente dovuto anche al fatto che il fattore di ombreggiamento viene applicato sia alla componente diffusa che quella diretta.

Confrontando i due metodi tra loro si nota come la presenza di aggetti tenda ad amplificare la differenza tra i valori di apporti solari calcolati.

Ripetendo la stessa analisi con una ostruzione distante 10 m e alta 6 m si ottengono invece i seguenti risultati:

Dinamico
Componente a SUD
Irraggiamento
Con Ostruzione
[MJ /m²]
Irraggiamento
Senza Ostruzione
[MJ /m²]
Scostamento
Gennaio  49,78 60,80  -18% 
Febbraio  68,84  74,53  -8% 
Marzo  100,37  101,74  -1% 
Aprile  110,72  110,83  0% 
Maggio  105,80  105,80  0% 
Giugno  104,88  104,88  0% 
Luglio  117,62  117,62  0% 
Agosto  121,82  121,82  0% 
Settembre  114,46  115,04  -1% 
Ottobre 97,27 99,87 -3%
Novembre 57,82 64,48 -10%
Dicembre 44,25 60,28 -27%
Totale 1093,63 1137,69 -4%

 

Semi-stazionario
Componente a SUD
Irraggiamento
Con Ostruzione
[MJ /m²]
Irraggiamento
Senza Ostruzione
[MJ /m²]
Scostamento
Gennaio 72,40 145,38 -50% 
Febbraio  99,44 140,46 -29% 
Marzo  134,42 150,19 -11% 
Aprile  107,54 128,95 -17% 
Maggio  84,73 109,19 -22% 
Giugno  79,25 106,66 -26% 
Luglio  94,35 120,97 -22% 
Agosto  112,48 134,87 -17% 
Settembre  136,84 152,89 -10% 
Ottobre 152,94 175,19 -13%
Novembre 85,67 144,22 -41%
Dicembre 60,63 155,06 -61%
Totale 1220,69 1664,03 -27%

Come già notato con gli aggetti, il metodo semi-stazionario calcola una maggiore attenuazione dell’irraggiamento dovuta agli ombreggiamenti. Soprattutto nei mesi centrali dell’anno, si notano riduzioni degli apporti solari, anche se il componente esposto a SUD, non dovrebbe risentire della presenza dell’ostruzione, data l’elevata altezza del sole sull’orizzonte.

A conclusione di questo articolo è interessante osservare come il metodo dinamico per ciascuna ora dell’anno vada a calcolare l’irradianza entrante attraverso i componenti trasparenti simulando la posizione del sole e quindi l’effettiva incidenza dei raggi solari sulla superficie vetrata.

I grafici mostrano come il contributo dell’irradianza sia maggiore man mano che aumenta l’incidenza del sole rispetto ad una finestra. Proprio come avviene nella realtà, nelle prime ore del giorno, la finestra esposta a Est riceve un maggior irraggiamento di quella esposta ad ovest. Si può inoltre notare come l’irraggiamento vari a seconda del periodo dell’anno; analizzando, infatti, il grafico di luglio si può osservare come l’irraggiamento che attraversa il componente esposto a Sud sia inferiore rispetto ai mesi di aprile o ottobre. Questo è dovuto al fatto che a luglio, nonostante l’irraggiamento del sole sia maggiore, la sua altezza elevata sull’orizzonte genera un angolo di incidenza minore. Come già discusso questo livello di dettaglio non è possibile con il metodo semi-stazionario.

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