Calore antropico QT

Con calore antropico QT si indica il calore legato all’uso di fonti energetiche per il trasporto, il riscaldamento, la generazione di energia elettrica, ecc.

In generale QT diminuisce all’aumentare della densità di popolazione.

L’Uomo genera e consuma tantissima energia. Ad esempio consuma energia per avere l’aria condizionata o consumo energia per autotrazione.

Il consumo medio pro-capite di energia di una persona può essere un buon indicatore  della quantità media pro-capite di energia aggiunta all’ambiente. Un valore possibile per una grande  città può essere circa 400 KWh/(giorno*persona). Volendo convertire questa unità in KWh/(giorno*m2) è necessario conoscere quante persone occupano un metro quadrato nella medesima città. Se ad esempio la densità di popolazione fosse 0,00115 persone/m2 e nel caso una persona producesse 400 KWh/(giorno*persona) un metro quadrato di persone produrrebbe 400×0,00115=0,46 KWh/(giorno*m2) ovvero 0,46×1000/24 = 19,17 W/m2.

Su un bilancio energetico di un’area rurale non si tiene conto in genere di alcuna produzione di calore antropico QT in quanto la densità di persone in un ambiente rurale è così bassa che la produzione di energia di queste persone si può considerare trascurabile.

Oke stabilisce per città a latitudini temperate una media annua di calore antropico QT variabile tra 15 e 50 W/m2. Deriva la seguente tabella dallo studio di Miller del 1971:

riscaldamento ed illuminazione: 25 Kcal/(cm2*giorno)

circolazione urbana: 0,9 Kcal/(cm2*giorno)

industria: 0,8 Kcal/(cm2*giorno)

metabolismo umano: 0,1 Kcal/(cm2*giorno)

La produzione di calore antropica  è completamente controllata dall’attività umana e con la produzione di calore antropica l’Uomo influenza anche pesantemente il clima locale. La produzione di calore antropico (mediamente 0,4 kWh/m2*giorno) è difficile da stimare e varia nel corso dell’anno al variare del fabbisogno energetico. Varia anche da una parte all’altra della stessa città, con valori maggiori dove c’è un’alta densità di utenti energetici, come nel centro delle città (molti edifici che richiedono illuminazione, riscaldamento e aria condizionata). La produzione di calore antropico è allo stesso modo elevata nelle aree di industria pesante.

Anche se ogni persona ha esigenze “energetiche” diverse, un consumo medio pro capite di energia è un modo valido per valutare la produzione di calore antropico in una città. La densità della popolazione è un fattore da considerare; si può presumere in una città il valore di consumo energetico medio pro capite nazionale (11,23 kW).

In certe grandi città la produzione di calore antropico QT è paragonabile a quella del sole. Allo stesso in un territorio con bassissima densità di popolazione questo input energetico può considerarsi essenzialmente trascurabile.

Il calore di produzione antropica è correlato al calore generato dagli impianti di riscaldamento e al consumo elettrico. Ricordiamo che a seguito del D.P.R. 412/1993 ogni Comune italiano rientra in una determinata zona climatica (A, B, C, D, E ed F). Nel 2010 in media, in relazione al consumo elettrico, abbiamo i seguenti valori (tra parentesi il dato relativo al consumo di gas, eventualmente da sommare):

zona B:  378,4 (47,7) kWh/m2

zona C:  277,9 (35,4) kWh/m2

zona D:  290,6 (28) kWh/m2

zona E:  341,6 (57,4) kWh/m2

I valori precedenti, sempre suddivisi per zona climatica e relativamente alle sole attività che producono sia caldo che freddo con climatizzatori elettrici, diventano

zona C:  331,8 kWh/m2

zona D:  497,0 kWh/m2

zona E:  392,9 kWh/m2

Con riferimento al calore generato per produrre acqua sanitaria sono utilizzabili i seguenti valori

Abitazione: 3 W/m2 ,

Casa unifamiliare: 2 W/m2 ,

Uffici: 1 W/m2 .

Con riferimento a potenze preventivabili per ottenere il riscaldamento degli ambienti abbiamo i seguenti valori medi:

edifici esistenti non isolati: 50-79 W/m2 ,

edifici esistenti ben isolati; 40-50 W/m2 ,

nuove unità immobiliari: 25-40 W/m2 ,

edifici amministrativi: 60-80 W/m2 .

I consumi di energia correlati all’illuminazione ambientale sono stimabili nel valore

6 KWh/(m2*anno) .

Una unità immobiliare con 3 residenti consuma annualmente l’equivalente di energia per 3.500 KWh/anno. Più in particolare possiamo avere i segunti valori indicativi:

edificio direzionale/commerciale: 90 KWh/(m2*anno) ,

edificio albergo/ristoro: 120 KWh/(m2*anno) ,

edificio ricreativo/sportivo: 270 KWh/(m2*anno) ,

edificio con attività sportiva e piscina: 380 KWh/(m2*anno) .

Altri valori di potenza tipici per le attività terziarie (3 valori, crescenti a seconda della qualità) sono

Scuole: 15/20/25 W/m2 ,

Uffici: 15/20/25 W/m2 ,

Ospedali: 15/25/35 W/m2 .

In un bilancio energetivo QT è in definitiva un flusso di calore antropogenico, da considerare “sorgente” aggiuntiva di calore causata dalle attività umane e dai consumi energetici che esse comportano (quindi traffico, scarichi industriali, condizionamento degli edifici, produzione e consumo di energia elettrica, ecc…).

Il valore QT varia considerevolmente all’interno di una area urbana e al variare della dimensione del nucleo urbano.

In un centro finanziario di una grande area metropolitana americana QT può raggiungere anche valori di 1.500 W/m2 nel periodo invernale.

Nei climi miti, in cui riscaldamento e impianto di condizionamento rappresentano una quota minoritaria del consumo di energia, QT può oscillare dai 5 W/m2 di un’area periurbana ai 25 W/m2 di una area urbana.