In riferimento all’atmosfera a quota terreno con calore sensibile, qui indicato con QE, si indica il riscaldamento o il raffreddamento dell’aria (conduzione, convenzione, avvezione). I massimi giornalieri tipici di flusso di calore sensibile in città varia da 120 a 310 W/m2 (Piringer e altri, 2002).
Il calore sensibile QE è quindi il calore percepibile. Il calore sensibile si riferisce al trasferimento di calore (avanti e indietro) tra atmosfera e varie superfici. È il calore trasferito per conduzione all’interno di vari materiali superficiali e per convezione (verticale) o avvezione (orizzontale) mentre l’aria si sposta da un luogo all’altro. Il valore QE di calore sensibile dipende da tantissime variabili.
L’atmosfera a contatto con la superficie terrestre è generalmente più calda dell’aria sovrastante perché riceve calore dalla superficie calda; il movimento verticale dell’aria si verifica quando l’aria calda superficiale viene sollevata nell’atmosfera da un’aria più pesante e più fredda che scende.
Il calore sensibile QE associato al trasferimento di vento orizzontale dipende dalla velocità, direzione, temperatura e umidità dell’aria in movimento. Gli edifici possono raffreddarsi leggermente a causa del trasferimento di calore. Questo è il modo in cui il calore immagazzinato in strutture come edifici riscaldare l’aria ambiente. Proprio come nel caso di un termosifone, dove l’aria riscaldata sale, si mescola e trasporta il calore dalla sorgente e lo diffonde nell’ambiente, l’aria sopra la città sposta il calore dalla sorgente degli edifici e del pavimento.
Su QE in un dato ambiente incide il vento. L’aria in arrivo può diminuire o aumentare la temperatura di un dato territorio, in funzione anche del contenuto di umidità trasportata (una aria più umida inibisce l’evaporazione locale dell’acqua e riduce qualsiasi possibile raffreddamento a seguito di trasferimento di calore latente).
Il flusso di QE viene anche perso nell’atmosfera superiore mediante trasferimento di calore sensibile verticale quando l’aria dello strato limite viene miscelata verticalmente. Il calore sensibile laterale è normalmente associato ai venti. I venti possono riscaldare o raffreddare una regione sostituendo l’aria nella regione con aria nuova proveniente da una regione più calda o più fredda. Maggiore è il calore sensibile, maggiore è il raffreddamento della superficie a causa della perdita di energia.
In qualsiasi territorio gli input di energia radiante e calore antropogenico sono bilanciati da altri termini energetici quali calore latente, calore sensibile e accumulo di calore nel terreno e altri materiali. Secondo Piringer (2002) valori tipi di QE nelle citta americane variano fra 120 e 310 W/m2.
Vediamo il calore nel suolo. Il riscaldamento o raffreddamento del suolo (inteso come strato di materia) è in genere indicato con G. La densità del flusso di calore nel suolo è determinato dal gradiente di temperatura e dalla conduttività termica K attraverso la relazione G=-K(dT/dz). K è la quantità di calore che passa nell’unità di tempo attraverso una sezione unitaria di suolo in risposta ad uno specifico gradiente di temperatura. K indica in tal modo l’attitudine del suolo a favorire la propagazione di calore.
La quantità di flusso di calore scambiato per conduzione Qcond può calcolarsi con la relazione
Qcond = (AC/AG)(TI–TE)h essendo
AC = area copertura [m2] ,
AG= area di impronta dell’edificio [m2] ,
TI = temperatura aria interna [K] ,
TE = temperatura aria esterna [K] ,
h = coefficiente di scambio termico della copertura [W/m2K] .
