Università Roma “La Sapienza” – Dipartimento di Meccanica ed Aeronautica

Strumenti di misura per audit energetici

Prof. Marco LUCENTINIU i ità d li St di di R "L S i "Università degli Studi di Roma "La Sapienza"

Analizzatori di rete•consumo elettrico•curve di carico

Contabilizzatori di calore•consumo termico•curve di carico termico Unità centrale di

integrazione conintegrazione con raccolta dati (logger)

Contatore volumetricoContatore volumetrico con lanciaimpulsi per ogni unità di contabilizzazione Termoresistenze e cavi di collegamento

Contabilizzatori di calore•Schema di montaggio

B1 – Sonda di mandata P – Contatore volumetricoB2 – Sonda di ritorno P1 – Integratore conteggio energiaf Filtro impuritàf – Filtro impurità

Anemometri a ventolina•Portata d’aria

Anemometri da filo caldo•Portata d’aria

/1Misure di portata/1

La portata esprime la quantità di fluido (liquido, vapore o gas) che passa attraverso una sezione (chiusa o aperta) nell’unità di tempop

Può essere espressa in volume o in massa

Portata volumica Portata massicaPortata volumica Portata massicaQv=A V [m3/s] Qm=A V ρ [kg/s]

ddove A: area della sez. di passaggio [m2]V: velocità media di efflusso [m/s][ ]ρ: massa volumica del fluido di efflusso [kg/m3]

/2Misure di portata/2

La portata in genere è funzione del volume fluente nell’unità di tempo, che si determina appunto p ppmoltiplicando l’area di efflusso per la velocità di efflusso.

In questo caso, per i fluidi incompressibili (nei quali vale la relazione ρ=cost), è nota anche la

tità di t i ( ) h fl iquantità di materia (massa) che fluisce.Per i fluidi non incompressibili (ρ≠cost), occorre valutare anche la quantità di massa per cuivalutare anche la quantità di massa, per cui occorre valutare anche ρ.

SSensori di portata di interesseper gli audit energetici

• VolumetriciVolumetrici Usati per i contabilizzatori di energia (misure di energia termica) e per gli anemometri a ventolina (misure di portate d’aria)

• Termici a filo caldoU ti t i fil ld ( i di t t d’ i )Usati anemometri a filo caldo (misure di portate d’aria)

1Misuratori di portata volumetrici-1Sono misuratori che rilevano la portata in base alla generazione di volumiin base alla generazione di volumi geometrici la cui variazione viene conteggiata dal misuratore stesso.Si compongono di un elemento mobile a disco a pistone o ad ingranaggi chea disco, a pistone o ad ingranaggi, che sotto la spinta del fluido, assume un movimento di rotazione o traslazione che viene raccolto da un dispositivo meccanico o elettronico di conteggio.ggLa misura fornita da questi misuratori è normalmente del tipo integrato o totalizzato, con possibilità di misura della portata istantanea attraverso di iti i ddi i lidispositivi addizionali.

2Misuratori di portata volumetrici-2La relazione di funzionamento è la seguente:

P t t i l t t li t Q t K• Portata in volume totalizzata: Qvt=Kmv · nmv• Portata in massa totalizzata: Qmt=Kmv · nmv · ρ

Dove Kmv è la costante di proporzionalità del misuratore e nmv è il numeroDove Kmv è la costante di proporzionalità del misuratore e nmv è il numero di giri

1Misuratori di portata termici-1Si basano sul principio di trasferimento del calore e perciò sono denominatidel calore e perciò sono denominati anche calorimetrici.Il fluido da misurare è assoggettato tramite una resistenza riscaldante R percorsa da una corrente elettrica I adpercorsa da una corrente elettrica I, ad una potenza riscaldante H secondo la relazioneH=I2 RChe sarà assorbita dal fluido secondo laChe sarà assorbita dal fluido secondo la seguente relazioneH=ρ V Cp (T1-T2) = ρ V Cp ∆Tdove:

l i d l fl idρ: massa volumica del fluidoCp: calore specifico del fluido a pressione costanteV: velocità di efflusso del fluidoT1: temperatura del fluido a monte della resistenza riscaldanteT1: temperatura del fluido a monte della resistenza riscaldanteT2: temperatura del fluido a valle della resistenza riscaldante

2Misuratori di portata termici-2

Misuratori di portata termiciMisuratori di portata termiciAnemometri a filo caldo

Un tipo particolare di misuratori di portata termici ad inserzione sono quelli cosiddetti a filo caldo, adatti per misure di grosse tubazioni. Si tratta di sensori resistivi generalmente impiegati per la misura della velocità di un fluido in un condotto.Sono costituiti da un filo, generalmente di Platino, , g ,riscaldato per effetto Joule e collocato all’interno del condotto da misurare. Il gas che vi scorre raffredda il filamento, determinando una variazione della resistenza. Se il sensore e‘ disposto in un ponte, il raffreddamentoSe il sensore e disposto in un ponte, il raffreddamento produce una tensione di sbilanciamento. La relazione funzionale di questi dispositivi non è lineare come per quelli calorimetrici, ma di tipo quadratico e quindi con più limitato campo di lavoro.Il trasduttore può essere reso sensibile anche al versoIl trasduttore può essere reso sensibile anche al verso del flusso, disponendo due anemometri ad opportuna distanza all’interno del condotto, e valutando su quale la variazione di temperatura si manifesta prima.

U dif tt ti i di ti t ti ‘ l f tUn difetto tipico di questi strumenti e‘ la forte dipendenza del comportamento dal tipo di gas utilizzato (calore specifico) e dalla sua temperatura: per queste ragioni è richiesta un’accurata calibrazione, teoricamente

i i di i l i l f ili

Misure termoigrometricheg•Microclima interno

Termometro ad infrarossi Igrometro termico elettronico

Termocamere•Dispersioni termiche (anche elettriche)

Principio di funzionamento delle misure ptermiche per irraggiamento

Tutti i corpi emettono radiazioni elettromagnetiche dovute all’agitazione molecolare e atomica indotta dallaall agitazione molecolare e atomica indotta dalla

temperatura (Legge di Stefan-Boltzmann).

I termometri ad infrarossi e le termocamere sfruttano la radiazione spettrale emessa dai corpi o materiali quando si

trovano ad una certa temperaturatrovano ad una certa temperatura

Principio di funzionamentopdell’igrometro termico elettronico

E’ hi tit it d i t l tt iE’ un apparecchio costituito da una resistenza elettronica incapsulata in un materiale igroscopico, tipicamente sale, e da uno strumento elettrico che misura a sua volta la resistenza per ottenere il valore dell’umidità dell’ambiente. La sensibilità di questo strumento varia fortemente con la temperatura infatti è a due canali con un sensore ditemperatura, infatti è a due canali con un sensore di temperatura che può essere un termistore, una termoresistenza o una termocoppia, e un sensore di umidità che è una resistenza igroscopicache è una resistenza igroscopica. L’elettronica dell’apparecchio compensa le deviazioni del trasduttore di umidità in funzione della temperatura letta e di conseguenza.

Termografia su quadro elettricog q•Dispersioni elettriche

Termografia su quadro elettricog q•Dispersioni elettriche

Termografia su quadro elettricog q•Dispersioni elettriche

Termografia su quadro elettricog q•surriscaldamento di un cavo dovuto ad un cattivo serraggio dei bulloni

Termografia su compressoreg p•Malfunzionamenti meccanici

Termografia su compressoreg p•Malfunzionamenti meccanici

Termografia su pipingg p p g•Dispersioni termiche

Termografia su pipingg p p g•Dispersioni termiche

Termografia su celle frigog g•Dispersioni termiche

Termografia su celle frigog g•Dispersioni termiche

Termografia su celle frigog g•Dispersioni termiche

Termografia su fornig•Dispersioni termiche

Termografia su involucro ediliziog•Dispersioni termiche

Termografia su condotte dell’ariag•Dispersioni termiche