127747271 Instalatii de Ventilare Si Climatizare

INSTALAŢII DE VENTILARE ŞI CLIMATIZARE

X.6.1. Baze meteorologice şi igienice

X.6.1.1. Aerul atmosferic

Aproape întreaga atmosferă (cca. 97%) se găseşte până la înălţimea de 29 km, dar limita superioară a acesteia atinge înălţimea de aproximativ 10 000 km. Compoziţia chimică a atmosferei (tab. X.6.1) este foarte uniformă între 0 şi 90 km şi alcătuieşte stratul numit homosferă. Peste 90 km altitudine, ea devine foarte neuniformă, formând heterosfera (compusă, la rândul ei, din troposferă, stratosferă, mezosferă, termosferă, ionosferă).

Tabelul X.6.1

Compoziţia aerului curat, uscat

Gazul Participaţie [%]:

masică volumică Azot 75,51 78,10 Oxigen 23,01 20,93 Argon 1,286 0,9325 Dioxid de carbon 0,040 0,030 Hidrogen 0,001 0,01 Neon 0,0012 0,0018 Heliu 0,00007 0,0005 Kripton 0,0003 0,0001 Xenon 0,00004 0,000009 Ozon – 10–6 Radon – 6·10–16

Greutatea aerului realizează la suprafaţa solului o presiune de 1013 mbar. Aerul este un amestec de gaze permanente în atmosferă, dintre care azotul şi

oxigenul reprezintă 99,03% (în volum). Compoziţia se modifică în timp şi local foarte puţin la nivelul solului, dar la mari înălţimi predomină gazele uşoare. Dioxidul de carbon are o

Instalaţii de ventilare şi climatizare 1113

participaţie practic constantă (0,033%, din volum) (cu tendinţă de creştere uşoară datorată proceselor de ardere a combustibililor), în timp ce vaporii de apă (prezenţi şi ei în aerul atmosferic) variază între 0,02% (în condiţii de deşert) şi 4% (în regiunile ecuatoriale).

Aerul atmosferic conţine o serie de impurităţi. Gaze şi vapori – oxidul de carbon, prezent în special în zonele industriale, este

datorat arderilor incomplete. Dioxidul de carbon, dioxidul de sulf, oxidul şi dioxidul de azot sunt datorate descărcărilor electrice din atmosferă, instalaţiilor de ardere, circulaţiei rutiere. Amoniacul face parte şi el din aerul atmosferic. Ozonul se găseşte, de regulă, în stratul situat la altitudinea de 20-35 km, dar şi la 50-55 km, şi ia naştere prin acţiunea razelor ultraviolete asupra atomilor de oxigen; are funcţia de a proteja suprafaţa Pământului împotriva celei mai mari părţi a radiaţiei ultraviolete, a razelor X şi γ existente în spectrul radiaţiei solare. În aerul atmosferic se întâlnesc şi particule foarte fine de plumb.

Praf. Este constituit din particule solide, având forme, densităţi şi structuri diferite, care cad sub acţiunea câmpului gravitaţional. Praful ia naştere prin acţiunea factorilor meteorologici (vânt, furtună, îngheţ, dezgheţ), din cauza descompunerilor, incendiilor, erupţiei vulcanilor sau prin activitatea oamenilor în procesele de producţie, din cauza circulaţiei rutiere, feroviare etc. şi poate fi de natură anorganică (nisip, scrum, cărbune, funingine, piatră, metale) sau organică (polen, spori, seminţe, particule de plante, fibre textile etc.). Praful industrial este în anumite situaţii dăunător. Sunt necesare măsuri împotriva prafului industrial, deoarece vatămă sănătatea, alterează curăţenia, favorizează formarea ceţii, micşorează radiaţia solară, uzează maşinile şi clădirile etc. Conţinutul mediu de praf al aerului este prezentat în tabelul X.6.2, iar distribuţia prafului în aerul marilor oraşe, în tabelul X.6.3.

Tabelul X.6.2

Conţinutul mediu de praf al aerului (după Lahmann şi Fett)

Locul, zona Concentraţia

medie

Frecvenţa granulelor cu diametrul d

Dimensiunea maximă a granulelor

mg/m3 µm µm Mediu rural, timp secetos 0,10 2 25 Mediu rural, după ploaie 0,05 0,8 4 Oraş mare, zonă de locuinţe 0,10 7 60 Oraş mare, zonă industrială 0,3...0,5 20 100 Incinte industriale 1...3 60 1 000 Locuinţe 1...2 – – Magazine 2...5 – – Ateliere 1...10 – – Ateliere de polizare 25...450 – – Curăţătorii de fontă 50...500 – – Fabrici de ciment 100...200 – – Aer de mină 100...300 – – Gaze eşapare-cocserii cu încărcare manuală 10...50 – – Gaze eşapare-cocserii cu încărcare mecanică 100 ...200 – – Gaze eşapare-instalaţii de ardere tehnologice 1 000...15 000 – –

MANUALUL INGINERULUI TEXTILIST – PROBLEME TEHNICE GENERALE 1114

Tabelul X.6.3

Distribuţia prafului în aerul marilor oraşe (pentru concentraţia de 0,75 mg/m3 şi ρ = 1000 kg/m3)

Mărimea particulelor

Mărimea medie a particulelor

Numărul de particule

Procente de volum = de masă

µm µm 103/m3 % 10-30 20 50 28 5-10 7,5 1 750 52 3-5 4 2 500 11

0,5-1 0,75 67 000 2 0-0,5 0,25 910 000 1

Nuclee de condensare. Reprezintă particule mici, cu diametrul de 0,1-1 µm, care se

găsesc în atmosferă şi pe care condensează vaporii de apă la saturare, formând aşa-numitele sisteme coloidale. Fumul este un sistem coloidal de natură solidă, iar ceaţa, unul de natură lichidă. Nucleele de condensare pot avea sarcină electrică (pozitivă sau negativă), formând ioni.

Agenţi patogeni. Aceştia reprezintă mici vieţuitoare (microorganisme, bacterii, microbi) de provenienţă vegetală sau animală, de formă sferică, cilindrică, spirală sau aciculară, având grosimea de 0,5-1 µm şi lungimea de 1-5 µm. În general, agenţii patogeni aderă la particulele de praf.

Poluarea sonoră. Zgomotul transmis prin aer şi asociat atmosferei exterioare este determinat de vibraţii cu frecvenţe şi amplitudini variabile care, atunci când depăşesc anumite limite, devin supărătoare sau chiar vătămătoare pentru om, reducându-i productivitatea muncii. În ceea ce priveşte zgomotul la locurile de muncă, există norme ce au la bază măsurarea nivelului de presiune acustică ponderată (A), care este determinată plecând de la un indice parţial de expunere la zgomot şi de durata de expunere.

Electricitatea atmosferică. Pământul posedă la altitudinea de 50-65 km (în mezosferă) un strat de aer încărcat pozitiv, aşa-numitul strat de echilibru. Solul posedă faţă de acest strat un potenţial negativ. Pătura de aer dintre cele două straturi reprezintă, în funcţie de starea vremii, un dielectric. Diferenţa de potenţial dintre cele două straturi este cuprinsă între 250 şi 350 kV, astfel că în apropierea solului avem un câmp electric de cca 150-280 V/m. Până acum nu a putut fi pusă în evidenţă o influenţă biologică a câmpului electric asupra omului. Alături de câmpul electric continuu există şi un câmp electric alternativ cu o frecvenţă medie de 10-12 Hz, precum şi o emisie de impulsuri.

Radiaţii radioactive. În prezent, se găsesc în aer, apă şi pământ mult mai multe substanţe radioactive (care produc raze α, β, γ precum şi alte particule) decât la sfârşitul celui de-al doilea război mondial. Există acum peste 40 izotopi naturali şi 700 artificiali. Prin utilizarea unor noi materiale de construcţii (în special cele pe bază de fosfogips) au apărut noi surse radioactive care au, de multe ori, intensităţi mai mari decât cele naturale.

X.6.1.2. Aerul umed

Aerul umed este un amestec de aer uscat şi vapori de apă. Deşi cantitatea de vapori de apă din aer este mică (la presiunea de 1013 mbar, maximum 3,82 g/kg la 0oC şi maximum 42,41 g/kg la 30oC), ea joacă un rol important atât prin efectele fizice, fiziologice


şi meteorologice cât şi prin cantităţile de căldură vehiculate în timpul transformărilor termodinamice. În aplicaţiile inginereşti curente, aerul poate fi tratat, cu o aproximaţie suficient de bună, ca un gaz perfect.

Parametrii aerului umed. Aceştia sunt: – temperatura uscată, t[oC], care se măsoară cu ajutorul unui termometru cu bulbul

uscat, ferit de radiaţii; – temperatura umedă, t’ [oC] (temperatura de saturaţie izobară şi adiabatică), ce se

măsoară cu un termometru al cărui bulb este învelit cu un tifon umezit; – temperatura punctului de rouă, tr [oC] (temperatura de saturaţie izobară la conţinut

de umiditate constant), care este egală cu temperatura unei suprafeţe pe care vaporii de apă din aerul umed condensează;

– conţinutul de umiditate, x [kg vapori/kg aer uscat], care este raportul dintre masa vaporilor de apă şi masa aerului uscat dintr-un volum de aer;

– umiditatea relativă, φ[%], care reprezintă raportul dintre masa vaporilor de apă dintr-un volum de aer şi masa maximă a vaporilor din acel volum la saturaţie, la aceeaşi temperatură şi presiune;

– umiditatea absolută, [kg/m3], care este masa vaporilor de apă dintr-un m3 de aer umed;

– densitatea aerului umed, ρ[kg/m3], care este masa unui m3 de aer umed; – entalpia aerului umed, h [kJ/kg], care este căldura necesară pentru a obţine izobar

(1 + x) kg de aer umed la temperatură t, plecând de la 1 kg aer uscat + x kg apă având temperatura de 0 oC;

– căldura masică a aerului umed, cp [kJ/kgK), care este căldura necesară unui kilogram de aer umed pentru a-şi ridica temperatura cu 1 oC;

– presiunea parţială a vaporilor de apă, pv [Pa]; – presiunea de saturaţie a vaporilor de apă, ps [Pa]. Diagrama h-x. Reprezentarea grafică a relaţiilor dintre mărimile caracteristice ale

aerului umed este foarte răspândită datorită posibilităţilor de calcul rapid, cu o eroare acceptabilă pentru cazurile practice. Există mai multe tipuri de diagrame. Fiecare diagramă este construită pentru o anumită presiune a aerului şi permite citirea tuturor parametrilor pentru o stare a aerului dată (definită prin două mărimi, de exemplu t şi φ), căreia îi corespunde un punct în planul diagramei. Frecvent, în ţara noastră, se utilizează diagrama h-x (diagrama lui Mollier) prezentată în figura X.6.1. Modul de citire a parametrilor aerului pentru un punct de stare I (de exemplu, starea aerului interior) este arătat în figura X.6.2.

Procese simple ale aerului umed. Aerul introdus în încăperile ventilate sau climatizate este tratat în prealabil şi este adus la o anumită stare pentru a fi capabil să elimine de exemplu căldura şi umiditatea în exces sau să încălzească încăperile. Tratarea aerului constă dintr-o succesiune de procese simple pe care le suferă aerul şi care vor fi prezentate în continuare (fig. X.6.3).

● Încălzirea aerului (procesul 1-2) are loc la x = constant şi se realizează cu ajutorul unei baterii de încălzire. Temperatura aerului creşte de la t1 la t2, iar entalpia, de la h1 la h2.

● Răcirea uscată a aerului (procesul 1-5) are loc la x = constant, dacă temperatura agentului de răcire este mai mare sau egală cu tτ1. Temperatura aerului scade de la t1 la t5, iar entalpia, de la h1 la h5.

● Răcirea umedă a aerului (procesul 1–6, care se mai numeşte şi proces politropic de răcire şi uscare) are loc dacă temperatura agentului de răcire este mai mică decât tτ1. Temperatura aerului scade de la t1 la t6, entalpia, de la h1 la h6. Aerul se usucă, o parte din vaporii de apă din aer condensează, astfel că asistăm şi la o micşorare a conţinutului de umiditate, de la x1 la x6.


Fig. X.6.1. Diagrama h-x, pentru aerul umed, la presiunea de 1013 mbar.


Fig. X.6.2. Modul de citire a parametrilor aerului umed pentru un punct de stare I.

Fig. X.6.3. Procese simple ale aerului umed.

Procesele de răcire se realizează cu ajutorul unor baterii de răcire sau prin contact direct aer-apă.

● Umidificarea izotermică (procesul 1-3) are loc la t = constant şi se realizează prin injectarea de abur în curentul de aer. Temperatura rămâne constantă (t1 = t3), în schimb cresc entalpia (de la h1 la h3) şi conţinutul de umiditate (de la x1 la x3).

● Umidificarea adiabatică (procesul 1-4) are loc la aproximativ h = constant şi se realizează într-o cameră de umidificare în care se pompează apă (prin pulverizare) în circuit


închis. Temperatura aerului scade de la t1 la t4, iar conţinutul de umiditate creşte de la x1 la x4.

● Amestecul a două cantităţi de aer (de stările 1 şi 7) conduce la un aer de stare 8, care se află pe dreapta 1-7.

X.6.1.3. Factorii meteorologici

Temperatura aerului exterior. Factor important în dimensionarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare, aceasta este determinată în apropierea scoarţei terestre, pe de o parte, de radiaţia solară şi absorbţia sau cedarea medie de căldură a solului şi, pe de altă parte, de vânt. Ciclul zilnic al temperaturii aerului reprezintă o variaţie cvasicosinusoidală, prezentând un punct de minim, înainte de răsăritul soarelui, şi un punct de maxim, în mijlocul după-amiezii. Minimul zilnic este atins vara în jurul orei 4, iarna, către ora 8, iar maximul este cuprins între orele 14 şi 15. Oscilaţiile zilnice de temperatură au o amplitudine de 6...7 oC vara (în afara litoralului, care este de 4 oC) şi 3...4 oC iarna. Alături de variaţia zilnică, temperatura exterioară prezintă şi un ciclu lunar, precum şi unul anual. Temperatura mai variază cu latitudinea, cu altitudinea şi cu înălţimea deasupra solului. Cele mai ridicate temperaturi se înregistrează în luna iulie, iar cele mai scăzute, în ianuarie. De aici rezultă şi necesitatea definirii a două temperaturi de calcul pentru dimensionarea instalaţiilor, şi anume una, pentru perioada caldă a anului (iulie), şi alta, pentru cea rece (ianuarie).

Umiditatea aerului exterior. Joacă un rol deosebit în tehnica ventilării şi climatizării şi poate fi exprimată sub forma umidităţii relative (φ, în %) sau a conţinutului de umiditate (x, în g vapori/kg de aer uscat). Umiditatea relativă, φ, are o variaţie zilnică inversă variaţiei temperaturii. Ca urmare, umiditatea relativă are valoarea cea mai scăzută în luna iulie şi cea mai ridicată în ianuarie. Este recomandabil ca umiditatea de calcul să fie indicată sub forma conţinutului de umiditate, x, deoarece în timpul zilei aceasta se modifică în mică măsură.

Radiaţia solară. Soarele emite, în spaţiu, în permanenţă, o cantitate mare de energie, din care Pământul primeşte anual circa 2,8·1021 kJ. Spectrul de emisie este compus din radiaţii de undă scurtă (raze X, γ şi ultraviolete – circa 9%; raze luminoase vizibile – circa 41%) şi lungă (raze infraroşii – circa 50%). Circa 97% din energia totală este emisă în domeniul de lungime de undă 0,2-3 µm, 3% în restul benzii de emisie, cuprins între 10–10 şi 103 m. Energia termică corespunzătoare acestui spectru care cade pe o suprafaţă normală la rază, situată la limita atmosferei terestre, se numeşte constantă solară şi are, în medie, valoarea Cs = 1355 W/m2. Această valoare suferă abateri ca urmare a fenomenelor solare şi a modificării periodice a distanţei Pământ-Soare.

Nebulozitatea atmosferei. La străbaterea straturilor dense ale atmosferei, radiaţia solară este redusă ca urmare a reţinerilor şi disipării energiei. Astfel, sunt reţinute razele X, γ şi o parte din cele ultraviolete. O altă parte din radiaţii sunt reţinute de vaporii de apă şi dioxidul de carbon existenţi în atmosferă. Prin aceste procese de absorbţie atmosfera se încălzeşte şi produce, la rândul ei, o radiaţie cu lungime de undă mare, numită radiaţie atmosferică. Radiaţia solară globală, IG [W/m2] este compusă din radiaţia directă ID şi din radiaţia difuză Id. Radiaţia directă este diferită, după orientarea suprafeţei receptoare. Radiaţia difuză poate fi considerată aceeaşi, indiferent de orientarea suprafeţei receptoare, deşi, în realitate, există mici diferenţe. La fenomenele menţionate trebuie spus că, prin modificarea unghiului de înălţime al soarelui, a înclinării axei Pământului şi a distanţei Pământ-Soare, apar o variaţie zilnică şi una sezonieră ale radiaţiei solare. Radiaţia solară variază de asemenea şi cu latitudinea geografică.


Vântul. Reprezintă mişcarea curenţilor de aer orizontali provocată de câmpuri barice diferite, ca urmare a încălzirii neuniforme a Pământului. În zonele mai încălzite aerul se ridică în sus, locul acestuia fiind luat de alt aer din zonele alăturate, mai reci. Mişcarea aerului este influenţată şi de rotaţia pământului, de forţele Coriolis şi de forţele de frecare de la nivelul solului. Vântul este o mărime vectorială caracterizată prin valoare, direcţie şi sens.

X.6.1.4. Echilibrul fiziologic al omului în ambianţe artificiale. Confortul termic

Organismul uman posedă calitatea menţinerii temperaturii sale constante, indiferent de temperatura mediului ambiant şi de activitatea fizică depusă. În repaus total şi în condiţii de confort, metabolismul de bază al omului, altfel spus, cantitatea minimă de căldură furnizată de corpul uman pentru întreţinerea vieţii este de aproximativ 80 W sau 45 W/m2, în poziţia în picioare. Există un echilibru între căldura produsă de organismul uman şi căldura înmagazinată şi disipată în mediul ambiant. Energia produsă de organism este evacuată în mediul ambiant (circa 80%) sub formă de căldură, prin: convecţie de la suprafaţa corpului la aer; conducţie de la suprafaţa corpului la suprafeţele cu care vine în contact (pardoseala); radiaţie de la suprafaţa corpului către toate suprafeţele care îl înconjoară (pereţi, plafon, pardoseală); evaporare de la suprafaţa pielii; căldura conţinută în vaporii de apă expiraţi; convecţie respiratorie; transpiraţie.

Cantitatea de aer inspirată de o persoană adultă, fără activitate fizică, este de aproximativ 0,50 m3/h (maximum 8-9 m3/h la efort deosebit). Aerul expirat din plămâni la temperatura de 35oC şi 95% umiditate relativă conţine, în medie, 17% O2, 4% CO2 şi 79% N.

Temperatura corpului este menţinută constantă (oricare ar fi condiţiile medii exterioare şi interioare) de un sistem de reglare extrem de sofisticat, pilotat de un centru termoregulator situat în hipotalamus. Terminaţiile senzitive, care joacă rolul de detectoare ale acestui sistem de reglare, sunt foarte specializate: corpusculii lui Krause, care detectează senzaţia de rece şi care sunt situaţi în ţesuturile celulare subcutanate, şi corpusculii lui Ruffini, responsabili cu senzaţia de cald şi care sunt situaţi în profunzimea dermei. Acestea sunt termoreceptoarele care controlează, în parte, producerea internă de căldură ca şi emisia calorică a organismului. Primul din cele două sisteme de reglare face apel la un proces chimic, iar al doilea, la un sistem de reglare fizic. Foamea şi setea joacă un rol important în asigurarea unui anumit metabolism: creşterea combustiei alimentelor în lupta contra frigului şi creşterea consumului de apă, în lupta contra căldurii.

Confortul termic este determinat de şase factori principali: temperatura aerului; umiditatea relativă a aerului, temperatura medie de radiaţie; viteza aerului; intensitatea muncii; îmbrăcămintea.

Temperatura aerului interior, ti. În zona de lucru, aceasta constituie o bază relativ bună pentru a caracteriza o microclimă. Variaţii relativ reduse ale temperaturii aerului interior sunt sesizate imediat de organismul uman care trebuie să facă faţă, rapid, noilor modificări, pentru a menţine constant schimbul de căldură al omului cu mediul ambiant. Din punct de vedere fiziologic, igieniştii estimează că temperatura aerului care va conveni mediului unei persoane, aşezată, normal îmbrăcată şi fără activitate fizică, se situează în jurul valorii de 22oC, iarna şi 22...26oC, vara. Pentru corpul dezbrăcat se consideră că temperatura optimă este 28oC. Iarna, în încăperile ventilate sau climatizate trebuie avut în vedere că mişcarea aerului în jurul corpului produce, inevitabil, răciri care trebuie compensate prin menţinerea unei temperaturi de 22oC. Experienţa a arătat că, în încăperile unde lucrează femei, secţii de recepţie şi control, ateliere de croitorie etc., temperatura trebuie să fie mai


ridicată, către 23...24oC. S-a estimat că pentru un număr mare de subiecţi, următoarele temperaturi sunt recomandate: activitate statică, 19oC; activitate uşoară, 17oC ; magazine, 19oC; spălătorii, 24oC; muncă fizică intensă, 12oC. Pentru persoane care efectuează o muncă fizică, temperatura trebuie să fie cu atât mai joasă cu cât munca cere un efort mai intens. Temperaturile optime se încadrează între 10 şi 18oC, în funcţie de activitate. Pentru o ambianţă cu o temperatură dată, un rol important în asigurarea unei calităţi termice normale îl are uniformitatea temperaturii, atât în plan orizontal cât şi vertical. Se constată (în funcţie de sistemul de încălzire adoptat) în încăperi existenţa unui gradient de temperatură, atât în plan vertical cât şi orizontal. În figura X.6.4 sunt prezentate câteva exemple de gradiente termice.

Fig. X.6.4. Gradientul de temperatură al aerului în centrul unei încăperi, în regim staţionar, pentru diferite sisteme de încălzire şi temperaturi

interioare de bază: CS – încălzire prin pardoseală, CP – încălzire prin plafon; RE – radiator în parapet; RI – radiator pe perete interior; FR – sobă din teracotă; FO –

sobă din fontă; CAI – încălzire cu aer cald cu circulaţie naturală la ieşirea aerului pe peretele interior; CAE – încălzire cu aer cald cu circulaţie

forţată cu evacuarea aerului pe peretele exterior.

Temperatura medie de radiaţie, tmr. Schimburile termice ale organismului uman sunt dependente şi de temperatura medie ponderată (cu suprafaţa) a pereţilor, plafonului şi pardoselii încăperii, înglobând şi corpurile de încălzire, denumită temperatură medie de radiaţie, tmr. Temperatura medie a pereţilor, plafonului şi pardoselii trebuie să fie apropiată de temperatura aerului. Dacă se află mult sub valoarea temperaturii aerului interior (de

exemplu, iarna), o ambianţă cu ti = 20oC va fi resimţită ca foarte rece şi va trebui ca temperatura aerului să fie ridicată cu mult peste 20oC pentru a se obţine o senzaţie de confort. Dependenţa dintre ti şi tmr se poate vedea în figura X.6.5.

Umiditatea relativă a aerului, φi. Deoarece pierderile de căldură ale organismului uman se fac parţial prin evaporarea apei de la suprafaţa pielii, rezultă că umiditatea relativă a aerului joacă un rol important în confortul termic. Intensitatea fenomenului de evaporare depinde, pe lângă alţi factori, şi de diferenţa tensiunilor de vaporizare ale vaporilor de apă de la nivelul pielii şi vaporii de apă conţinuţi în aerul încăperii. La temperatura ambiantă normală de 20oC, schimbul termic prin evaporare are un rol secundar şi, ca urmare, umiditatea relativă nu este aşa de importantă pentru confortul termic. În încăperile climatizate se consideră că umiditatea

Fig. X.6.5. Delimitarea zonei de confort în funcţie de temperatura aerului şi de

temperatura medie de radiaţie: 1 – zona de confort; trs – temperatura

rezultantă uscată; k – coeficientul global de transfer termic.


relativă admisibilă poate fi cuprinsă între 35 şi 70%. O dată cu creşterea temperaturii aerului, umiditatea relativă începe să joace un rol din ce în ce mai mare în evaporarea de la suprafaţa pielii.

Viteza de mişcare a aerului interior vi. Constituie un alt parametru al confortului termic. Senzaţia de inconfort este resimţită cu atât mai mult cu cât temperatura aerului în mişcare este mai scăzută decât temperatura mediului ambiant şi aceasta, cu atât mai mult când scade dintr-o anumită parte a corpului (ceafă, ureche). La temperaturi uzuale de 20...22oC, viteza optimă, determinată experimental, este cuprinsă între 0,15 şi 0,25 m/s. Valorile vitezei aerului în funcţie de alţi parametri ai confortului termic sunt arătate în figura X.6.6.

Fig. X.6.6. Viteza medie a aerului în funcţie de activitate, rezistenţa îmbrăcămintei şi temperatura aerului interior

(după ISO 7730 şi DIN 1946).

Îmbrăcămintea. Joacă un rol important asupra senzaţiei de confort. Se poate resimţi senzaţia de bine, foarte rapid, într-o încăpere mai rece, dar cu o îmbrăcăminte mai groasă şi, invers, într-o încăpere mai caldă, cu o îmbrăcăminte mai lejeră. Izolaţia termică dată de o ţinută vestimentară poate varia în limite foarte largi. Unitatea fizică pentru rezistenţa termică a îmbrăcămintei este ,,clo” şi are valoarea 0,155 m2K/W (conform ISO 7730). Dorinţa de a avea temperaturi mai mari în încăperi este justificată în parte, prin faptul că la textilele folosite astăzi, coeficientul de con-ductivitate termică λ este mai mare la materialele sintetice (λ = 0,20 W/mK) decât la lână şi bumbac (λ = = 0,05 W/mK).

Intensitatea activităţii. Este caracterizată prin degajarea de căldură a organismului uman. Unitatea de măsură se numeşte „met”, M (metabolic rate), 1 M (met) = 58 W/m2.

Confortul termic poate fi descris prin corelaţii (dependenţe) analitice sau grafice între parametrii principali ai acestuia. O corelaţie satisfăcătoare este dată de graficul temperaturii optime operative, redat în figura X.6.7 .

Fig. X.6.7. Temperatura optimă operativă.


X.6.1.5. Parametrii climatici exteriori de calcul

Se definesc pentru perioadele rece şi caldă ale anului şi pentru tipurile de instalaţii (de încălzire, de ventilare, de climatizare). Parametrii climatici exteriori de calcul se referă la: temperatura aerului; umiditatea relativă/conţinutul de umiditate; vânt, radiaţie solară.

Pentru perioada rece a anului, parametrii climatici de calcul sunt: – temperatura aerului exterior pentru toate tipurile de instalaţii (încălzire, ventilare,

climatizare) – se alege din SR 1907/1 şi are valorile indicate în tabelul X.6.4; – umiditatea relativă a aerului exterior pentru toate tipurile de instalaţii şi toate

localităţile – se consideră φe = 80%; – viteza vântului – se alege în conformitate cu zona eoliană în care se găseşte

localitatea considerată (v. SR 1907/1). Pentru clădiri înalte, viteza vântului trebuie corectată (v. tabelul X.6.5);

– radiaţia solară – nu este luată în calcul în mod direct.

Tabelul X.6.4

Temperaturi exterioare convenţionale de calcul – iarna

Denumirea localităţii te, în °C Denumirea localităţii te, în °C Alba lulia –18 Lugoj –12 Alexandria –15 Miercurea-Ciuc –21 Arad –15 Oradea –15 Bacău –18 Petroşani –18 Baia Mare –18 Piatra-Neamţ –18 Baraolt –21 Piteşti –15 Beclean –21 Ploieşti –15 Beiuş –18 Reghin –21 Bistriţa-Năsăud –21 Reşiţa –12 Bârlad –18 Râmnicu-Vâlcea –15 Blaj –18 Roman –18 Botoşani –18 Satu Mare –18 Braşov –21 Sfântu Gheorghe –21 Brăila –15 Sibiu –18 Bucureşti –15 Sighişoara –18 Buzău –15 _ Sinaia –18 Călăraşi –15 Sângeorgiul de Pădure –21 Ceahlău –21 Slatina –15 Câmpulung-Muscel –18 Slobozia –15 Cluj-Napoca –18 Sovata –21 Constanţa –12 Suceava –21 Craiova –15 Tecuci –18 Cristuru Secuiesc –21 Timişoara –15 Deva –15 Târgovişte –15 Făgăraş –21 Târgu-Jiu –15 Focşani –18 Târgu-Mureş –21 Galaţi –18 Târgu-Ocna –18 Gheorghieni –21 Tulcea –15 Giurgiu –15 Drobeta-Turnu-Severin –12 Huedin –18 Vaslui –18 Hunedoara –15 Vatra Dornei –21 laşi –18 Zalău –15


Tabelul X.6.5

Viteza vântului de calcul, iarna, corectată vH [m/s]

Înălţimea H [m] faţă

de sol

Viteza vântului de calcul v10, conform STAS 1907/1-90

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 15 4,22 5,27 6,32 7,38 8,43 9,49 10,54 11,59 12,65 13,70 14,76 15,81 20 4,38 5,47 6,56 7,66 8,75 9,85 10,94 12,04 13,13 14,22 15,32 16,41 25 4,50 5,63 6,76 7,88 9,01 10,13 11,26 12,39 13,52 14,64 15,77 16,90 30 4,61 5,76 6,92 8,07 9,22 10,38 11,53 12,69 13,84 14,99 16,15 17,30 35 4,71 5,88 7,06 8,24 9,42 10,59 11,77 12,94 14,12 15,30 16,48 17,65 40 4,79 5,98 7,18 8,38 9,58 10,77 11,97 13,17 14,37 15,56 16,76 17,96 45 4,86 6,08 7,30 8,51 9,73 10,94 12,16 13,38 14,59 15,81 17,02 18,24 50 4,93 6,16 7,40 8,63 9,86 11,10 12,33 13,56 14,79 16,03 17,26 19,49 60 5,05 6,31 7,57 8,83 10,10 11,36 12,62 13,88 15,15 16,41 17,67 18,93 70 5,15 6,44 7,73 9,01 10,30 11,59 12,88 14,17 15,45 16,74 18,03 19,32 80 5,24 6,55 7,86 9,17 10,48 11,79 13,10 14,41 15,72 17,03 18,34 19,65 90 5,32 6,65 7,98 9,31 10,64 11,97 13,31 14,64 15,97 17,30 18,63 19,96 100 5,40 6,74 8,09 9,44 10,79 12,14 13,49 14,84 16,19 17,54 18,88 20,23

Pentru perioada caldă a anului, parametrii climatici de calcul au fost adoptaţi pentru

luna iulie, deoarece temperatura aerului exterior şi radiaţia solară conduc la solicitarea termică exterioară cea mai defavorabilă. Pentru clădirile care nu au program în iulie şi august (de exemplu, teatre), se adoptă valorile de calcul pentru luna iunie.

● Instalaţii de climatizare: – temperatura aerului exterior, te, se calculează pentru fiecare oră a zilei cu relaţia: te = tem + c·Az [oC]

în care: tem este temperatura medie zilnică, în funcţie de localitate şi de gradul de asigurare (v. tabelul X.6.6) al încăperii; c·Az – abaterea temperaturii aerului exterior faţă de temperatura medie zilnică, tem. Valorile c·Az sunt indicate în tabelul X.6.7. Temperatura aerului exterior pentru reprezentarea punctului de stare se determină considerând c = 1;

– conţinutul de umiditate al aerului exterior, xcl , este dat tot în tabelul X.6.6 (valorile din dreapta ale numitorului funcţiei);

– intensitatea orară a radiaţiei solare I, necesară la determinarea aporturilor de căldură din exterior, se calculează cu relaţia:

I = a1·a2·ID + Id [W/m2] în care: a1 este coeficient de corecţie în funcţie de gradul de poluare al locului considerat (v. tabelul X.6.8); a2 – coeficient de corecţie, în funcţie de altitudine; ID, Id – intensitatea radiaţiei solare directe, respectiv difuze.

● Instalaţii de ventilare mecanică; ventilare naturală: – temperatura aerului exterior, te, necesară pentru calculul aporturilor de căldură din

exterior, se consideră aceeaşi de la instalaţiile de climatizare. Temperatura aerului exterior pentru reprezentarea punctului de stare se determină cu relaţia:

tev = tml + Az

în care: tml este temperatura medie lunară (v. tabelul X.6.6); Az – amplitudinea oscilaţiei zilnice a temperaturii, în funcţie de localitate (v. tabelul X.6.6);


– conţinutul de umiditate, xevm este indicat în tabelul X.6.6 (valorile din stânga de la numitor);

– intensitatea radiaţiei solare se alege ca pentru instalaţiile de climatizare.

Tabelul X.6.6

Valori de calcul ale temperaturii medii (zilnice lunare) şi conţinutului de umiditate ale aerului exterior în luna iulie

Localitatea

Grad de asigurare [%] Temperaturamedie lunară

;ml

evm cl

tx x

Amplitudinea

zilnică Az 95 90 80

;em exterioară medie zilnică

evm cl ventilare mecanică climatizare

t tx x x ;x

⎛ ⎞⎜ ⎟⎜ ⎟⎝ ⎠

1 2 3 4 5 6

Alba lulia 21,2 9,75; 10,6

20,4 9,7; 10,5

19,3 9,6; 10,45

17,2 9,4; 10,25

7

Alexandria 26,5 10,7; 11,3

25,5 10,65;11,2

24,4 10,6; 11

22,4 10,45; 10,75

7

Arad 26

10,25; 10,95 24,7

9,95; 10,6523,3

9,50; 10,2519,9

8,7; 9,67

Bacău 23,8 10,9; 11,95

23 10,65; 11,7

22,2 10,3; 11,45

19,9 9,65; 10,85

6

Baia Mare 24,5

10,6; 12,1 23,7

10,25; 11,8 22,5

9,75; 11,5 19,9

8,5; 10,5 6

Bârlad 25,4 10,9; 11,8

24,4 10,4; 11,4

23,4 10,05; 11,1

20,7 9,15; 10,25

6

Bistriţa- Năsăud

22,7 9,65; 11,2

22 9,55; 11,05

21 9,35; 10,7

18,5 8,9; 9,85

7

Botoşani 24,4

10; 11,40 23,5

9,9; 11,422,4

9,65; 11,3520

9,4; 11,256

Braşov 21,6 10,25; 10,4

20,7 10,25; 10,3

19,6 10,25; 10,15

17,8 10,25; 9,9

7

Brăila 26,7

10,5; 11,55 25,8

10,3; 11,35 24,6

10,05; 11,15 22,2

9,55; 10,7 7

Bucureşti 26,5 10,4; 11,8

25,7 10,2; 11,65

24,6 10,05; 11,50

22,4 9,65; 11,15

7

Buzău 26,6 10,9; 12,15

25,5 10,45; 11,8

24,3 10,1; 11,50

22 9,35; 10,9

6

Călăraşi 26,8

10,15; 11,8 25,9

10,05; 11,55 24,8

9,95; 11,25 22,3

9,65; 10,6 7

Cluj-Napoca 23

9,3; 10,15 22,2

9,15; 10,05 21,1

8,95; 9,95 18,7

8,5; 9,55 6

Constanţa (oraş)

25,6 12,5; 12,7

24,8 12,35; 12,65

23,9 12,25; 12,4

21,8 11,9; 12,10

4

Craiova 26,4

10,25; 11 25,1

9,95; 10,8 23,6

9,7; 10,6 21,4

9,2; 10,2 7

Dej 23,3

9,55; 10,9 22,4

9,2; 10,5521,4

9; 10,2519,2

8,4; 9,557

Deva 23,7

10,05; 10,85 22,9

9,95; 10,821,8

9,85; 10,719,7

9,65; 10,57


Tabelul X.6.6 (continuare)

1 2 3 4 5 6 Drobeta-Tr. Severin

26,2 10,25; 10,8

25,2 10,1; 10,7

24,1 9,85; 10,15

22,1 9,45; 10,15

7

Focşani 26,2 10,65; 12

25,1 10,4; 11,7

23,9 10; 11,4

21,6 9,25; 10,7

6

Galaţi 26,7 10,5; 11,55

25,8 10,3; 11,35

24,6 10,05; 11,15

22,2 9,55; 10,7

6

Giurgiu 26,5 10,4; 11,8

25,7 10,2; 11,65

24,6 10,05; 11,5

22,4 9,65; 11,15

7

Hunedoara 21,2 9,75; 10,6

20,4 9,7; 10,55

19,3 9,6; 10,45

17,2 9,4; 10,25

7

laşi 25 10,50; 11,35

24,1 10,25; 11,2

22,9 10,0; 11,0

20,4 9,50; 10,45

6

Mediaş 22,5 9,2; 10,7

21,7 9; 10,5

20,7 8,8; 10,25

18,6 8,4; 9,8

7

Miercurea-Ciuc

20,4 8,25; 9,2

19,3 8,2; 8,8

18,2 8,15; 8,5

16,5 8; 8

7

Odorheiul Secuiesc

21,9 8,3; 9,55

20,8 8,25; 9,25

19,7 8,2; 8,95

18 8,15; 8,55

7

Oneşti 23,5 10,85; 11,85

22,7 10,5; 11,65

21,9 10,25; 11,4

19,6 9,5; 10,75

6

Oradea 25,5 9,75; 10,15

24,4 9,65; 10,1

23,2 9,55; 10,05

20,7 9,4; 10

7

Petroşani 21,6 9; 9,6

20,4 8,75; 9,25

19,1 8,4; 8,9

17,1 8; 84

6

Piatra-Neamţ 23,7 9,9; 11,35

22,7 9,75; 11,15

21,6 9,65; 10,9

19,2 9,2; 10,4

6

Piteşti 24,3 9,35; 10,5

23,3 9,25; 10,3

22,2 9,10; 10,05

20 8,95; 9,6

7

Ploieşti 25,6 9,75; 10,8

24,3 9,55; 10,7

23,1 9,35; 10,6

20,9 9; 10,3

7

Reşiţa 23,2 9,95; 11

22,2 9,6; 10,75

21 9,25; 10,4

18,7 8,7; 9,95

6

Râmnicu-Vâlcea

25 10,2; 11,35

23,6 9,95; 11

22,6 9,75; 10,75

20,7 9,5; 10,3

6

Roman 24,1 11; 12,05

23,1 10,65; 11,4

22 10,25; 11,45

19,6 9,45; 10,8

6

Satu Mare 24,8 9,9; 11,4

23,9 9,75; 11,05

22,7 9,55; 10,8

19,9 9,2; 9,95

7

Sfântu Gheorghe

21,6 10,25; 10,4

20,7 10,25; 10,3

19,6 10,25; 10,15

17,8 10,25; 9,9

7

Sibiu 22,7 9,9; 11,25

21,9 9,75; 11,05

20,8 9,4; 10,85

18,9 8,9; 10,5

7

Sighişoara 23 9,4; 10,5

22,1 9,25; 10,35

21 9,1; 10 2

18,9 8,7; 9,95

6

Slatina 26 10,7; 11,25

25 10,65; 11,1

24,2 10,6; 11

20,7 10,4; 10,7

7

Slobozia 26 9,70; 11,1

25,2 9,5; 10,9

24,1 9,25; 10,65

21,7 8,75; 10,1

7



1 2 3 4 5 6

Suceava 22,3

9,2; 10,25 21,5

9,1; 10,15 20,5 9; 10

18,1 8,9; 9,7

6

Târgovişte 25

10,85; 12,45 23,8

10,45; 12,15 22,6

10,1; 11,8 20,5

9,55; 11,25 7

Târgu-Jiu 25

8,25; 10,75 23,9

8; 10,65 22,7

7,75; 10,3 20,9

7,3; 9,75 7

Târgu-Mureş 23,6

9,45; 10,55 22,7

9,35; 10,45 21,6

9,15; 10,3 19,5

8,75; 10 6

Tecuci 26,5

10,45; 11,5 25,6

10,25; 11,3 24,4

10; 11,1 22

9,5; 10,65 6

Timişoara 25,6

9,95; 10,8 24,7

9,5; 10,5 23,6

9,45; 10,3 21,2

9; 9,55 7

Tulcea 26,4

11,5; 12,8 25,5

11,25; 12,45 24,4

10,9; 12,05 . 22,2

10,3; 11,4 6

Turda 23,5

9,4; 10,25 22,7

9,25; 10,2 21,6 9; 10

19,2 9,55; 9,65

7

Turnu-Măgurele

27 10,75; 11,4

26 10,7; 11,25

24,9 10,65; 11,05

22,9 10,5; 10,8

7

Vaslui 24,7

9,85; 10,65 23,8

9,7; 10,55 22,6

9,5; 10,45 20,2

9,1; 10,1 6

Zalău 24,6

8,9; 9,75 23,6

8,7; 9,55 22,3

8,4; 9,3 19,7

7,8; 8,75 6

Tabelul X.6.7

Valorile cAz pentru perioada caldă a anului

ora Az

1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

4 –2,8 –3,6 –4 –3 0,4 2,7 3,6 4 3,5 1,7 –0,7 –1,9 6 –4,2 –5,4 –6 –4,5 0,6 4,1 5,5 6 5,2 2,6 –1 –2,9 7 –4,9 –6,3 –7 –5,2 0,7 4,8 6,4 7 6,1 3 –1,2 –3,4

Tabelul X.6.8

Valorile coeficientului de corecţie a1, în funcţie de gradul de poluare

Zona Factorul a1

Localităţi rurale; parcuri 1,00 Localităţi urbane mici şi medii 0,92 Localităţi urbane mari 0,85 Platforme industriale, iarna 0,78 Platforme industriale, vara 0,67


Tabelul X.6.9

Valorile coeficientului de corecţie, a2, în funcţie de altitudine

Altitudinea h m ≤500 500 750 1000 1250 1500 1750 2000

a2 1,00 1,03 1,04 1,06 1,08 1,10 1,12 1,14

Tabelul X.6.10

Radiaţia solară directă, ID , şi difuză, Id , pentru 23 iulie [W/m2]

Orientarea Ora zilei Dm

dm

II

*)

6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

ID

Supr

afaţă v

ertic

ală

N 53 3 – – – – – – – – – 3 53 5 NE 333 402 301 130 4 – – – – – – – – 49 E 383 568 575 498 338 144 – – – – – – – 105

SE 188 370 468 514 485 393 241 58 – – – – – 113 S – – 41 159 316 354 394 354 316 159 41 – – 89

SV – – – – – 58 241 393 485 514 468 370 188 113 V – – – – – – – 144 338 498 575 568 383 105

NV – – – – – – – – 4 130 301 402 333 49 Suprafaţă orizontală 89 241 381 532 647 711 734 711 647 532 381 241 89 247

Id 53 80 103 123 136 146 147 146 136 123 103 80 53 59

Observaţie: Orele din tabel reprezintă ore solare; *) – valoarea medie pe 24 ore.

X.6.1.6. Parametrii climatici interiori de calcul

Parametrii microclimatului interior condiţionează confortul termic al încăperilor civile, condiţiile de muncă din încăperile de producţie şi condiţiile tehnologice pentru realizarea unor produse, cu implicaţii directe asupra calităţii acestora. Parametrii climatici constituie, în acelaşi timp, ipotezele pe baza cărora se dimensionează instalaţiile de încălzire, ventilare sau climatizare.

Pentru perioada caldă a anului au fost adoptaţi următorii parametri climatici: – temperatura aerului interior, ti, se alege diferit, după destinaţia încăperii şi tipul

ventilării sau climatizării, astfel: ● pentru climatizare în scopuri de confort:

ti = 10+0,5 tev

unde tev este temperatura maximă zilnică a aerului exterior în luna iulie; ● pentru climatizare în scopuri tehnologice, ti se alege pe considerente tehnologice,

conform procesului tehnologic (v. tabelele X.6.20-X.6.21); ● pentru ventilare mecanică sau ventilare naturală:

ti ≤ tml + 5 (conform normativului I.5);


– umiditatea relativă a aerului interior, φi, se alege ca şi temperatura aerului, pe considerente de confort sau tehnologice. Pentru instalaţii de confort φi = 45-55%. Pentru încăperile de producţie, umiditatea relativă a aerului interior este aleasă pe considerente tehnologice. În cazul ventilării mecanice, umiditatea relativă, φi, nu este reglată; ea rezultă o dată cu stabilirea temperaturii ti. Pentru încăperi cu degajare importantă de umiditate (vapori de apă), φi se limitează superior la 65-80%, în funcţie de categoria muncii;

– viteza de mişcare a aerului interior, vi, se stabileşte în corelaţie cu temperatura aerului interior, ti, şi categoria muncii, în vederea evitării senzaţiei de curent. Pentru instalaţiile cu confort sporit vi = 0,15-0,20 m/s, iar pentru confort mediu, vi = 0,2-0,25 m/s. În cazul instalaţiilor tehnologice, viteza aerului se alege în limite largi, respectiv 0,5-1,5 m/s, în funcţie de categoria muncii, intensitatea degajărilor de căldură şi sezon;

– temperatura medie de radiaţie, tmr, în afara unor situaţii speciale, nu se normează. Pentru perioada rece a anului, parametrii climatici de calcul sunt: – temperatura aerului interior, ti, se alege în conformitate cu prevederile SR 1907/2

sau cu recomandările tehnologice (v. tabelele X.6.20-X.6.21); – umiditatea relativă a aerului interior, φi, se alege corespunzător condiţiilor de

confort sau cerinţelor tehnologice, adoptându-se valori similare situaţiei de vară; – viteza de mişcare a aerului interior, vi, rămâne, în cazul instalaţiilor cu debit constant,

aceeaşi din situaţia de vară. O atenţie deosebită trebuie să se acorde cazurilor în care refularea aerului se face cu o temperatură inferioară celei ambiante, aceste situaţii generând majoritatea cazurilor de apariţie a senzaţiei de curent;

– temperatura medie de radiaţie, tmr, joacă un rol important în sezonul rece, apărând senzaţia de ,,radiaţie rece”, în special ca urmare a unor suprafeţe vitrate mari.

X.6.2. Sisteme de ventilare şi climatizare

Sistemele de ventilare şi climatizare îmbracă o mare diversitate, atât sub aspectul alcătuirii, al modului de echipare a instalaţiilor, al tipului elementelor componente, al dimensiunii instalaţiilor după mărimea debitelor de aer vehiculat, al puterilor termice (de încălzire, de răcire) şi al presiunilor generate cât şi după modul de realizare a schimburilor de aer al încăperilor, al nivelurilor de temperatură, presiune şi umiditate realizate în încăperi. Tipul clădirii căreia îi este destinată o instalaţie de ventilare sau climatizare îşi pune amprenta specifică asupra instalaţiei, în special, prin soluţia adoptată, modul de realizare tehnică (aspect, trasee, etanşeitate, asigurare parametri, nivel de zgomot, automatizări, exploatare şi întreţinere etc.).

X.6.2.1. Ventilarea naturală

Înlocuirea aerului dintr-o încăpere, de un număr de ori, în timp de o oră, ca urmare a acţiunii independente sau simultane a factorilor naturali (presiunea termică şi presiunea vântului) asupra încăperii, poartă denumirea de ventilare naturală.

Ventilarea naturală neorganizată. Dacă schimbul de aer al unei încăperi se realizează prin neetanşeităţile acesteia (rosturile din jurul uşilor şi ferestrelor, porii materialelor etc.), se poate vorbi de o ventilare naturală neorganizată. Valoarea schimbului orar de aer în acest caz este mică (n = 0,5-1,5 schimburi/h; în medie, 1 schimb/h). Valori mai mari se obţin


atunci când diferenţele de temperatură dintre interior şi exterior sunt mai mari sau când vântul suflă cu viteze mari.

Ventilarea naturală organizată. Dacă schimbul de aer al unei încăperi se realizează prin deschideri (ferestre, grile, luminatoare) având suprafeţe date, iar acestea sunt amplasate la anumite înălţimi în pereţii exteriori, înlocuirea aerului poartă denumirea de ventilare naturală organizată. Numărul orar de schimburi de aer este în funcţie, şi în acest caz, de diferenţa de temperatură dintre interior şi exterior, de viteza (respectiv presiunea) vântului, dar şi de suprafaţa şi de distanţa dintre axele deschiderilor prin care aerul pătrunde în încăpere, respectiv, iese din încăpere. Valorile medii ale acestor schimburi de aer, în perioada de vară (care este situaţia cea mai nefavorabilă, determinată de diferenţe mici de temperatură între interior şi exterior şi de viteze mici ale vântului) sunt de ordinul n = 3-5, valoarea mică fiind pentru încăperi normale (cu înălţimea h ≤ 3 m), iar valoarea mare, pentru încăperi înalte. Din cele spuse rezultă că schimbul de aer realizat este variabil în timp şi deci necontrolabil, fiind în raport direct cu mărimile diferenţelor de temperatură şi de presiune. Cum atât temperatura aerului exterior cât şi viteza vântului sunt permanent variabile, rezultă că şi schimbul de aer al încăperilor este permanent variabil. Se utilizează cu precădere sistemul de ventilare naturală organizată la încăperile în care există permanent o diferenţă de temperatură importantă între interior şi exterior, în tot timpul anului.

Există o serie de factori care asigură schimbul natural de aer. Presiunea termică. Temperaturile aerului sunt diferite în interiorul şi exteriorul unei

încăperi şi, ca urmare, şi densităţile acestuia. Coloanele de aer creează, pe suprafeţele interioară şi exterioară ale unei ferestre, presiuni proporţionale cu densitatea şi acceleraţia gravitaţiei, respectiv o diferenţă de presiune (pe care o denumim „presiune termică”). Dacă în locul ferestrei avem un gol (respectiv, fereastra este deschisă), aerul, sub influenţa diferenţei de presiune create, se va deplasa prin acest gol fie spre interior, fie spre exterior. Diferenţa de presiune este dată de relaţia:

( )e ip gh gh∆ = ρ −ρ = ∆ρ [Pa]

în care: g este acceleraţia gravitaţiei, în m/s2; h – distanţa dintre axele deschiderilor, în m; ρ – densitatea aerului, în kg/m3.

Presiunea vântului. Clădirile constituie un obstacol în calea vântului; acesta îşi schimbă direcţia, atât în plan orizontal cât şi în plan vertical, ocazie cu care o parte din energia cinetică a vântului se transformă în energie potenţială, rezultând un câmp de presiune pe întregul contur al clădirii, câmp care este în funcţie de configuraţia (forma) clădirii şi de dimensiunile relative ale acesteia. Pe faţa clădirii bătută de vânt apar supra-presiuni, iar pe faţa nebătută, subpresiuni. Presiunea vântului, pv, se calculează cu relaţia:

pv = 0,5 Kov2/ρ [Pa]

în care: Ko este coeficientul aerodinamic; v – viteza vântului, în m/s. Presiunea totală. O încăpere sau o clădire se găseşte sub acţiunea simultană a celor

doi factori (presiunea termică şi presiunea vântului) naturali. Presiunea totală pe suprafaţa exterioară a unei deschideri (orificiu) de ventilare naturală va rezulta din însumarea algebrică a celor două presiuni determinate.

Dispozitive de ventilare naturală. Diferenţiate în mare măsură după tipul clădirilor (civile, industriale) la care se montează, ele au fost concepute pentru introducerea şi evacuarea lesnicioasă a aerului, pentru reglarea debitului de aer introdus/evacuat, pentru dirijarea acestuia spre anumite zone ale încăperilor etc. Dispozitivele de ventilare naturală îmbracă următoarele tipuri constructive: ferestre mobile, coşuri de ventilare, deflectoare şi luminatoare.


X.6.2.2. Ventilarea mecanică

Reprezintă sistemul la care schimbul de aer al unei încăperi (clădiri) şi vehicularea aerului prin canale şi elementele aparatelor (agregatelor) şi instalaţiilor se face forţat, cu ajutorul ventilatoarelor. Se pot asigura astfel debite de aer constante în timp, în încăperile supuse ventilării, ceea ce permite diluarea permanentă a noxelor degajate. În plus, aerul poate fi filtrat şi, după caz, încălzit/răcit/umidificat/uscat. Mişcarea aerului introdus în încăperile ventilate poate fi dirijată şi controlată ca direcţie şi sens de deplasare. În încăperi, după necesitate, poate fi creată suprapresiune sau subpresiune. O parte din aerul evacuat din încăperi poate fi recirculat, constituind o sursă de economisire a energiei termice. Se poate, de asemenea, recupera căldura din aerul evacuat în exterior.

Schema de principiu a unei instalaţii de ventilare mecanică este prezentată în figura X.6.8. Când instalaţia deserveşte încăperi cu nivel de zgomot redus, se intercalează, atât pe circuitul de refulare cât şi pe cel de evacuare, câte un atenuator de zgomot. Acestea pot fi montate în centrala de ventilare sau pe canalele de aer. În anumite situaţii se montează un recuperator de căldură, care poate fi amplasat, după caz, în centrala de ventilare, pe acoperiş sau pe traseul canalelor de aer. Priza de aer proaspăt (PA) reprezintă elementul instalaţiei cu ajutorul căruia preluăm aer exterior. Ea trebuie amplasată în locuri curate, ferite de praf, neînsorite, departe de grupurile sanitare. Faţă de sol trebuie amplasată la o distanţă de cel puţin 2 m. Se poate amplasa pe perete, în ferestre, în spaţii verzi sau, dacă este posibil, se poate combina cu o fântână arteziană. Gura de evacuare a aerului viciat în exterior (GE) se amplasează de regulă pe acoperiş şi, mai rar, pe pereţii exteriori. Distanţa dintre PA şi GE trebuie să fie de 10 m pe orizontală sau 5-8 m pe verticală. Încăperea în care se montează echipamentul necesar ventilării unei încăperi sau clădiri, numită centrală de ventilare, se amplasează în subsolul clădirii, la un nivel intermediar sau pe acoperiş. Amplasarea se face astfel încât să fie cât mai aproape de încăperile deservite.

Fig. X.6.8. Schema unei instalaţii de ventilare mecanică generală prevăzută cu: a – filtrarea şi încălzirea aerului; b – filtrarea şi încălzirea aerului şi atenuarea zgomotului;

c – filtrarea şi încălzirea aerului, atenuarea zgomotului şi recuperarea căldurii din aerul evacuat; VI – ventilator de introducere; VE – ventilator de evacuare; FP – filtru de praf; BI – baterie de

încălzire; AZ1, AZ2 – atenuator de zgomot pe canalele de refulare şi evacuare; RC – recuperator de căldură; PC – pompă de circulaţie; PA – priză de aer proaspăt (exterior); GE – gură de

evacuare a aerului viciat în exterior; CRE, CRI, CRR – clapete de reglare pe circuitele de aer exterior, evacuat şi recirculat; GR – gură de refulare a aerului; GA – gură de evacuare (aspirare) a aerului din încăpere; CA – canale de aer; CV – centrală de ventilare; IV – încăpere ventilată.


X.6.2.3. Climatizarea

Instalaţiile de climatizare, numite şi instalaţii de aer condiţionat, trebuie să asigure menţinerea parametrilor aerului din încăperile deservite în limite dinainte stabilite, în tot timpul anului, indiferent de variaţia factorilor meteorologici, de gradul de ocupare a încăperilor, de desfăşurarea proceselor de producţie, cu alte cuvinte, indiferent de modificarea mărimii sarcinilor termice (de încălzire şi răcire) şi de umiditate. Ele au rolul de a asigura condiţiile de confort termic în clădirile civile, social-culturale, sau de a asigura parametrii necesari ai aerului interior (temperatură, umiditate relativă) în cazul instalaţiilor de climatizare tehnologică. În acelaşi timp trebuie să asigure introducerea de aer proaspăt necesar diluării CO2 degajat de ocupanţi. Deoarece sarcinile termice (de încălzire, de răcire) şi de umiditate ale încăperilor se modifică permanent şi în limite largi, iar parametrii microclimatului interior trebuie menţinuţi constanţi, rezultă că aerul tratat, introdus în încăperi, trebuie să aibă permanent (în tot timpul anului) parametri variabili. Ca urmare, aerul trebuie tratat într-un aparat (agregat/centrală) unde suferă o suită de procese termodinamice simple (încălzire, răcire, umidificare, uscare) într-o anumită ordine, în funcţie de procesul de tratare complexă . Pentru realizarea acestei tratări complexe este necesară şi o instalaţie de reglare automată aferentă. Instalaţiile în care tratarea complexă este alcătuită numai din 2-3 procese termodinamice simple se numesc instalaţii de climatizare parţială. Instalaţiile de climatizare sunt folosite la două categorii de clădiri: civile şi industriale. De aici îşi trag şi numele: instalaţii de climatizare în scopuri de confort şi instalaţii de climatizare tehnologică.

X.6.2.3.1. Clasificarea instalaţiilor de climatizare

● Instalaţii ,,numai aer”, cu: – un canal de aer cu debit constant, pentru: ▪ o singură zonă; ▪ mai multe zone, cu: ○ încălzirea aerului pe fiecare zonă; ○ încălzirea/răcirea aerului pe fiecare zonă; ○ grupuri de ventilare zonale;

– un canal de aer cu debit variabil; – două canale de aer cu: ▪ debit de aer constant; ▪ debit de aer variabil;

● Instalaţii ,,aer–apă” (cu aer primar), cu: – aparate cu inducţie (climaconvectare/ejectoconvectoare); ▪ sisteme cu: ○ două conducte (de agent termic); ○ trei conducte; ○ patru conducte;

▪ cu reglare prin ventil sau clapetă; – ventiloconvectoare cu: ▪ aer primar; ▪ priză directă de aer exterior; ▪ recircularea aerului interior; ▪ cameră de amestec; ▪ cameră de amestec şi plenum.


X.6.2.3.2. Schema de principiu a unei instalaţii de climatizare

În figura X.6.9 este prezentată schema de principiu a unei instalaţii de climatizare care deserveşte o singură încăpere (de exemplu, o sală de spectacol). Instalaţia de climatizare se compune din: aparat (agregat) de climatizare, instalaţia aferentă de reglare automată, recuperator de căldură, atenuatoare de zgomot (pe refulare şi evacuare), grile de refulare şi aspirare a aerului introdus, respectiv evacuat, priză de aer proaspăt, gură de evacuare a aerului viciat în exterior, reţelele de canale pentru introducerea şi evacuarea aerului. Pentru a putea funcţiona, instalaţia mai are nevoie de câte o sursă de: căldură (apă caldă, apă fierbinte, abur); frig (apă rece, apă răcită, freon); energie electrică pentru instalaţia de forţă (antrenare ventilatoare, pompe, injectoare, recuperator de căldură, compresoare, generator de abur, servomotoare, baterii electrice etc.) şi automatizare (circuite de comandă, semnalizare etc.). Aerul proaspăt este preluat din exterior prin priza de aer (PA), trecut prin recuperatorul de căldură (RC) şi amestecat cu aerul recirculat din încăpere.

Fig. X.6.9. Schema unei instalaţii de climatizare deservind o singură încăpere: ATA – aparat de tratare aer; T – termostat; H – higrostat; VI – ventilator de introducere;

VE – ventilator de evacuare; F – filtru de praf; BPI – baterie de preîncălzire; BRI – baterie de reîncălzire; BR – baterie de răcire; CV – cameră de umidificare; C – cazan de apă caldă;

CP – compresor; CD – condensator; VL – ventil de laminare; EP – evaporator; RC – recuperator de căldură; CR – clapetă de reglare; VP – vas de expansiune; V – ventil cu trei căi; P – pompă de circulaţie; AZ – atenuator de zgomot; PA – priză de aer; GE – gură de evacuare în exterior a aerului

viciat; GR – gură de refulare; GA – gură de absorbţie; CH – aparat de răcire a apei (chiller).

Aparatul (agregatul) de climatizare, de regulă de tip modulat, se compune din: – filtru de aer (F) – are rolul de a reţine particulele de praf din aerul exterior

(proaspăt) şi recirculat (aer interior); – baterie de preîncălzire (BPI), baterie de reîncălzire (BRI) – acestea preîncălzesc şi

reîncălzesc, în anumite limite de temperatură, debitul total de aer al instalaţiei de climatizare; – camera de umidificare (CU) – are rolul de a mări conţinutul de umiditate al aerului

amestecat, introdus în încăperea climatizată. Această umidificare se poate face cu ajutorul unei camere de pulverizare a apei (prin pomparea acesteia în circuit închis), realizându-se o umidificare adiabatică, sau prin injectare de abur viu în curentul de aer (umidificare


izotermică), abur provenit de la un generator de abur (funcţionând cu energie electrică) sau preluat dintr-o reţea de abur tehnologic. În cazul utilizării umidificării izotermice (cu abur) BRI nu mai este necesară;

– ventilatorul de introducere (VI) – asigură vehicularea aerului pe circuitul de refulare de la priza de aer (PA) până la gura (gurile) de introducere (GR), asigurând presiunea necesară pentru învingerea rezistenţelor aeraulice din PA, RC, CA, F, BPI, BR, BRE, AZ, GR şi de pe reţeaua de canale aferentă;

– ventilatorul de evacuare (VE) – asigură vehicularea aerului pe circuitul de evacuare (GA, AZ, RC, GE şi reţeaua de canale aferentă). Presiunea acestui ventilator este mai mică decât a celui de introducere, deoarece rezistenţele sunt mai puţine. Acţionarea şi reglarea diverselor elemente componente care participă la tratarea complexă a aerului sunt posibile prin folosirea unor traductoare de temperatură – termostate (T) şi de umiditate – higrostate (H) montate fie în încăpere, fie pe canalul de evacuare din încăpere.

X.6.2.3.3. Instalaţiile ,, numai aer”

Acestea se pot realiza în două variante: – instalaţii de joasă presiune (tradiţionale), în care aerul este vehiculat cu viteze

cuprinse între 4 şi 8 m/s, care conduce la presiuni ale ventilatoarelor cuprinse între 200 şi 700 Pa;

– instalaţii de înaltă presiune, în care aerul este vehiculat cu viteze cuprinse între 12 şi 16 m/s care conduce la presiuni ale ventilatoarelor cuprinse între 1000 şi 2000 Pa. La acest tip de instalaţii diferenţa de temperatură, vara, între aerul interior şi aerul tratat este de 10-15 K, faţă de 5-8 K, cât se adoptă la instalaţiile tradiţionale. Nivelul de zgomot la instalaţiile de înaltă presiune este ridicat şi trebuie luate măsuri de atenuare a acestuia (prevederea de atenuatoare de zgomot, de guri de introducere şi evacuare ale aerului cu atenuarea zgomotului etc.).

Instalaţiile ,,numai aer” cu un canal (este vorba de canalul de introducere), cu debit de aer constant sau variabil, pot deservi o singură încăpere (aşa cum s-a arătat în figura X.6.9) sau mai multe încăperi. În cazul deservirii mai multor încăperi în acestea se poate introduce aer tratat cu aceiaşi parametri, sau încăperile deservite pot fi grupate pe două sau mai multe zone. Încăperile aceleiaşi zone vor primi aer cu aceiaşi parametri, în schimb vor diferi parametrii de la o zonă la alta, cu alte cuvinte se va face o tratare suplimentară diferită pentru fiecare zonă în parte. Se utilizează pentru aceasta trei modalităţi de tratare suplimentară:

– prevederea unei baterii de încălzire pentru fiecare zonă; – prevederea pe fiecare zonă a două baterii (una de încălzire şi una de răcire.

Dirijarea aerului prin bateria de încălzire sau răcire se face cu ajutorul unor clapete de reglare);

– prevederea pe fiecare zonă a unui ventilator (pentru mărirea debitului de aer al zonei) şi a unei baterii de încălzire.

Instalaţiile cu debit variabil reprezintă o soluţie care se utilizează din ce în ce mai mult, deoarece reduce simţitor costurile energetice. Este mai raţional să se vehiculeze în instalaţie un debit de aer mai mic, pe măsură ce temperatura aerului exterior creşte (iarna) sau scade (vara) faţă de temperaturile exterioare de calcul şi să se încălzească (în bateriile de încălzire) sau să se răcească (în bateriile de răcire) un debit de aer mai mic decât cel de calcul. În cazul instalaţiilor cu debit constant se menţine acelaşi debit de aer (constant) şi se modifică temperatura aerului introdus în încăperi. În cel de-al doilea caz, debitul de aer al


instalaţiei este variabil, în timp ce temperatura aerului introdus în încăperi este constantă. Schema unei asemenea instalaţii este prezentată în figura X.6.10.

Fig. X. 6.10. Instalaţie de climatizare cu un canal de presiune joasă/înaltă cu debit variabil: 1 – cameră de amestec; 2 – filtru de praf; 3 – baterie de încălzire; 4 – baterie de răcire; 5 – cameră de umidificare; 6 – ventilator introducere; 7 – ventilator evacuare; 8 – aparat de detentă (în cazul

instalaţiilor de înaltă presiune); 9 – încăpere climatizată; 10 – regulator de umiditate; 11 – regulator de temperatură; 12 – ventil cu două căi; 13 – ventil cu trei căi; 14 – clapetă de reglare; T – termostat;

H – higrostat; RD1/RD2 – regulator de debit pentru un grup de încăperi/idem, pentru o încăpere; RP – regulator de presiune; T1 – termostat de cameră.

Modificarea debitului de aer al încăperilor se realizează cu ajutorul regulatoarelor de

debit RD. Reglarea debitului de aer se poate face pe grupe de încăperi sau la fiecare încăpere în parte. Reglarea debitului de aer al ventilatorului de introducere 6, respectiv al ventilatorului de evacuare 7 se face pe baza variaţiei presiunii în instalaţie, cu ajutorul unui traductor de presiune RP. La scăderea debitului de aer cerut de încăperi viteza de circulaţie a aerului se micşorează corespunzător şi presiunea aerului din punctul considerat creşte. Pe baza valorii măsurate de RP se reduce corespunzător turaţia ventilatorului şi, o dată cu aceasta, se micşorează debitul de aer.

Instalaţiile ,,numai aer” cu două canale pot asigura temperaturi diferite în fiecare încăpere în parte. Datorită prezenţei a două canale de aer pentru introducere se foloseşte, de regulă, varianta de înaltă presiune, pentru a se ocupa un spaţiu mai mic la pozarea canalelor. Schema de principiu a unei instalaţii cu două canale, fără umidificarea aerului, este prezentată în figura X.6.11. Instalaţia are un singur ventilator de introducere. Există şi varianta cu două ventilatoare de introducere, unul pe canalul de aer cald şi al doilea pe canalul de aer rece. Ambele canale de aer (cald şi rece) se dimensionează pentru debitul total de aer al instalaţiei. După ventilatorul 6, canalul de refulare se împarte în două canale egale cu cel de dinainte. Pe o ramură se prevede o baterie de încălzire 3, pe celălalt, o baterie de răcire 4. Cu ajutorul unui aparat de amestec AM se preia, în proporţii variabile, aer cald şi aer rece (suma debitelor este însă întotdeauna constantă) din cele două canale (de aer cald şi de aer rece). Modificarea propoziţiei debitelor de aer cald şi rece este realizată de un termostat TC. Dacă instalaţia se realizează în varianta de înaltă presiune, înaintea dispozitivului de refulare se prevede un aparat de detentă 8.


Fig. X.6.11. Schema unei instalaţii de presiune joasă/înaltă, cu două canale de aer, fără umidificarea aerului:

1-14, T – vezi fig. X.6.10; T1 – termostat pe canalul de aer exterior; T2 – termostat pe canalul de aer amestecat; T3 – termostat pe canalul de aer cald; T4 – termostat pe canalul de aer rece;

T5 – termostat de amestec; TC – termostat de cameră; M – servomotor; AM – aparat de amestec.

Pentru a preveni umidităţi relative scăzute ale aerului interior în sezonul rece, se poate prevedea umidificarea aerului refulat în încăperi. Umidificarea poate viza numai aerul cald sau întregul debit de aer.

Aparatele de amestec reprezintă elementele principale ale instalaţiilor cu două canale şi au funcţia de a introduce în permanenţă un debit de aer constant în încăperi, cu parametri variabili, pentru a se asigura menţinerea temperaturii aerului interior la valoarea prestabilită. Aparatele de amestec se execută în două variante: cu reglare directă şi cu reglare indirectă.

X.6.2.3.4. Instalaţii ,,aer-apă” (sau cu aer primar)

Pot realiza, ca şi instalaţiile cu două canale de aer, temperaturi diferite în fiecare încăpere deservită în parte. Schema de principiu a unei astfel de instalaţii este arătată în figura X.6.12. Se folosesc atât apa cât şi aerul ca agenţi termici, ponderea deţinând-o apa caldă/răcită. Există un agregat central 1 pentru tratarea de bază a aerului pentru întreaga clădire. De regulă, 1 tratează numai aerul proaspăt necesar ocupanţilor. În fiecare încăpere se amplasează unul sau mai multe aparate 3. Aceste aparate de climatizare parţială pot fi:

– climaconvectoare (aparate cu inducţie sau ejectoconvectoare) (CCV); – ventiloconvectoare (VCV). Atât CCV cât şi VCV conţin câte un schimbător de căldură (prin care circulă apă

caldă, iarna, sau apă răcită, vara) sau două schimbătoare de căldură (unul pentru apă caldă şi unul pentru apă răcită). Schimbătorul (schimbătoarele) de căldură este racordat la o reţea de agenţi termici cu două conducte (tur-retur, prin care circulă, vara, apa răcită şi iarna, apă caldă), cu trei conducte (tur pentru apă caldă, tur pentru apă răcită, retur comun), cu patru conducte (tur-retur pentru apă caldă, tur-retur pentru apă răcită). La cele 2, 3, 4 conducte se adaugă şi una pentru colectarea condensatului (care se produce, vara, pe suprafaţa exterioară a bateriei de răcire). Din punct de vedere funcţional, soluţia cea mai bună este cea cu patru conducte.


CCV se execută în două variante: cu reglaj prin ventil şi cu reglaj prin clapetă. Introducerea aerului în aparat cu viteză mare, prin intermediul duzelor 3 (fig. X.6.13), creează o depresiune pe baza căreia se aspiră aerul de recirculare din încăpere. La trecerea prin bateria de încălzire/răcire 2 sau 2a, 2b, aerul aspirat, după caz, se încălzeşte sau se răceşte.

Fig. X.6.12. Schema de principiu a unei instalaţii ,,aer - apă” (cu aer primar) cu aparate de inducţie/ventiloconvectoare:

1 – grup de climatizare; 2 – ventilator de evacuare; 3 – aparat cu inducţie/ventilo- convector; 4 – conducte de agent termic (2, 3, 4) + evacuare condensat; 5 – grilă

de aspirare (aer recirculat); 6 – grilă de refulare aer tratat.

Fig. X.6.13. Aparate cu inducţie (climaconvectoare): a1, a2 – cu reglare prin ventil; b1, b2, b3 – cu reglare

prin clapetă; b4 – pentru instalaţii cu debit de aer variabil; 1 – racord de aer primar; 2 – baterie de încălzire/răcire; 2a – baterie de răcire; 2b – baterie de încălzire; 3 – duze

de aer; 4 – carcasă metalică fonoizolată; 5 – grilă de aspirare (recirculare); 6 – grilă de refulare; 7 – tavă

colectare condensat; 8 – clapetă de reglare; 8a – clapetă reglare aer primar; Lmin – debit minim de aer primar;

L – debit total de aer primar.

VCV seamănă ca aspect cu CCV. Ele sunt prezentate schematic în figura X.6.14. Într-o carcasă metalică fonoizolată 1 se găsesc unul sau două schimbătoare de căldură 2 sau 2a + 2b, unul sau două ventilatoare pentru vehicularea aerului 3, un filtru de aer lavabil 10 şi o tavă pentru colectarea condensatului. Aparatul este prevăzut cu grilă cu jaluzele fixe pentru aspirarea aerului şi cu grilă cu jaluzele reglabile (în două planuri) pentru refularea aerului. VCV pot fi de tip vertical sau orizontal şi pot fi echipate cu cameră de amestec 9 şi cu cameră de distribuţie (plenum) 1 pentru racordare la tubulatură. Debitul de aer al VCV, reglat de regulă în 3 trepte, variază între 150/190/240 şi 1050/1450/1750 m3/h, în funcţie de mărimea

aparatului (exemplu, 150/190/240 reprezintă debitul de aer minim, mediu şi maxim). Sarcina de răcire (totală) este cuprinsă între 0,70 şi 11 kW. Sarcina de încălzire oscilează


între 1,3 şi 21,5 kW, la care se poate adăuga o încălzire electrică de 1-5 kW. Turaţiile ventilatorului corespunzător celor 3 trepte de reglare sunt de circa 550-700/650-900/900-1100 rot/min. Puterile motoarelor de antrenare sunt cuprinse între 35 şi 190 W iar alimentarea cu energie electrică se face cu 220-240 V/1/50 Hz. Valorile reale se iau din prospectele firmelor producătoare.

Fig. X.6.14. Ventiloconvectoare: a, b – verticale (tip cabinet); c, d – orizontale, pentru montat în plafon; e – cu cameră

de amestec, racord de aer primar şi clapetă de reglare; f – idem, cu cameră de distribuţie pentru racordare la tubulatură; g – idem, cu cameră de amestec şi de distribuţie; 1 – carcasă metalică fonoizolată; 2 – baterie de încălzire/răcire; 2a – baterie de încălzire; 2b – baterie de răcire; 3 – ventilator; 4 – tavă de colectare condensat; 5 – grilă de aspirare (recirculare); 6 – grilă de refulare cu palete fixe/reglabile; 7 – racord aer primar; 8 – clapetă de reglare;

9 – cameră de amestec; 10 – filtru de praf; 11 – cameră de distribuţie (plenum).

X.6.2.3.5. Tratarea complexă a aerului

Tratarea complexă a aerului are loc într-un aparat (agregat) de climatizare (alcătuit din cameră de amestec, filtru, baterii de pre- şi reîncălzire, baterie de răcire, cameră de umidificare, ventilator, diverse accesorii de protecţie şi reglare) în car se realizează o suită de procese termodinamice simple (încălzire, răcire, umidificare, uscare) într-o anumită ordine, cu ajutorul cărora se aduce aerul la parametrii (temperatură, umiditate, entalpie etc.) necesari stării de introducere (refulare) în încăpere (încăperi). Modificarea stării aerului în interiorul aparatului de climatizare iarna (fig. X.6.15) sau vara (fig. X.6.16) poate fi realizată în mai multe moduri, folosind, după caz, un număr mai mare sau mai mic de procese simple a căror alegere presupune o analiză tehnico-economică şi faptul că instalaţia


în care este implementat aparatul de climatizare funcţionează tot timpul anului la parametri ai aerului exterior care variază în limite foarte largi (de la – 20 oC la +40 oC).

Fig. X.6.15. Tratarea complexă a aerului, iarna: a – entalpia punctului de amestec M este mai mare decât entalpia punctului R; b – punctul

de amestec este situat sub curba de saturaţie; c – se foloseşte o singură baterie de preîncălzire pe circuitul aerului exterior; d – aerul recirculat este încălzit; e – se foloseşte umidificarea izotermică; BI – baterie de încălzire; U – umidificator; CA – cameră de amestec; F – filtru

de praf; BPI – baterie de preîncălzire; CP – cameră de pulverizare; BRI – baterie de reîncălzire; VI – ventilator de introducere; PC – pompă de circulaţie; I – starea aerului interior; E – idem, exterior; M – idem, amestecat; P, P’ – idem, preîncălzit; R – idem,

umidificat; C – idem, tratat.


Fig. X.6.16. Tratarea complexă a aerului, vara: a – răcire într-o treaptă, ventilare, ,,sus-jos”/,,sus-sus”; b – răcire într-o treaptă, ventilare ,,jos-sus”; c – procesul de răcire şi uscare se realizează cu baterie de răcire; d – procesul de răcire şi uscare se realizează în două

trepte; e – se foloseşte răcirea prin evaporare; CA, F, BPI, CP, BRI, VI, PC, I, E, M, C – au semnificaţia din fig. X.6.15;

BR – baterie de răcire; Rv1, Rv2 – starea finală a aerului răcit în treapta întâi, respectiv în treapta a doua; U – starea finală a aerului răcit; T – temperatura

apei de răcire sau a agentului frigorific.


X.6.3. Elementele componente ale instalaţiilor de ventilare şi climatizare

X.6.3.1. Ventilatoare

Sunt maşini de forţă folosite pentru vehicularea aerului şi gazelor în instalaţii care realizează presiuni până la 30 kPa (circa 0,3 bar). După tipul constructiv se împart în: radiale (centrifugale) – la care aspirarea se face axial, iar refularea, radial; axiale – la care atât aspirarea cât şi refularea se fac axial; cu curent transversal – la care aspirarea se face printr-o parte a rotorului, iar refularea, printr-o altă parte a acestuia.

Tipurile constructive sunt prezentate în figura X.6.17, iar modul lor de antrenare, în figura X.6.18.

Fig. X.6.17. Tipuri de ventilatoare: a – radial; b – axial; c – cu curent transversal; 1 – rotor; 2 – profil aerodinamic; 3 – carcasă.

Fig. X.6.18. Antrenarea ventilatoarelor.

Ventilatorul radial este cel mai utilizat în practică. Elementele componente ale unui ventilator radial sunt: carcasa, rotorul, gura de aspirare, gura de refulare, motorul şi suportul. Un tip special este ventilatorul de conductă, care are o carcasă cilindro-tronconică. În partea cilindrică aerul este aspirat radial, iar în cea tronconică este refulat axial. Din


punct de vedere al presiunii, deosebim ventilatoare de joasă presiune (0-1000 Pa), de medie presiune (1000-3000 Pa) şi de înaltă presiune (3000-30 000 Pa), iar după forma paletelor rotorului distingem: cu palete îndreptate înapoi; cu palete drepte; cu palete îndreptate înainte. După destinaţie, sunt pentru: aer; gaze calde; transport pneumatic; materiale abrazive, materiale corosive; gaze inflamabile şi explozive, iar după nivelul de zgomot: de uz general; silenţioase. Ventilatoarele radiale pot fi monoaspirante sau dublu aspirante. Cele dublu aspirante se montează, de regulă, într-un modul, refularea putându-se face în sus, în jos sau orizontal. Cele monoaspirante pot avea una din poziţiile indicate în figura X.6.19.

Ventilatorul axial poate să îmbrace unul din tipurile indicate în figura X.6.20.

Datorită carcasei mai simple, la parametri egali, ventilatoarele axiale sunt cu circa 50% mai uşoare decât cele radiale, dar au un nivel de zgomot ceva mai mare, motiv pentru care sunt mai puţin folosite, deşi montajul este mult mai simplu. Montarea ventilatoarelor axiale se poate face în tubulatură, în fereastră, pe perete, pe acoperiş, în cotul unui canal (cu motorul montat în afară). Antrenarea lor este arătată în figura X.6.18. Ventilatoarele pot avea palete fixe sau reglabile, permiţând modificarea debitului de aer sau sensul de mişcare a aerului.

Fig. X.6.20. Ventilatoare axiale: a – de montat în tubulatură; b – de fereastră; c – de perete; d – de acoperiş; c – în cot;

1 – carcasă circulară; 2 – rotor; 3 – motor electric; 4 – suport.

Curbele caracteristice ale ventilatoarelor, pentru diferite turaţii, reprezintă variaţia debitului de aer L, în funcţie de presiunea acestuia ∆p, a puterii absorbite P, a randa-mentului η şi a nivelului de zgomot în funcţie de presiunea dezvoltată. Ele sunt diferite, în funcţie de tipul ventilatorului şi turaţie şi se determină experimental. Variaţia calitativă a acestor curbe este dată în figura X.6.21.

Fig. X.6.19. Poziţiile de montare ale ventilatoarelor radiale monoaspirante.


Fig. X.6.21. Curele caracteristice ale ventilatoarelor:

a – cu palete orientate înapoi; b – cu palete drepte (radiale); c – cu palete îndreptate înainte;

d – pentru ventilatoare axiale; L – debitul de aer; ∆pt – presiunea; P – puterea

absorbită; η – randamentul.

Ventilatoarele, când nu pot fi asiguraţi parametrii ceruţi, se pot lega, după caz, în

serie sau în paralel. Ventilatoarele legate în serie sau în paralel pot fi de acelaşi tip sau de tipuri diferite. Pot exista însă situaţii în care funcţionarea în paralel a ventilatoarelor de tipuri diferite este dezavantajoasă.

Funcţionarea ventilatoarelor în reţea este redată în figura X.6.22.

Fig. X.6.22. Modul de lucru al ventilatoarelor. Diagrame de presiuni: a – ventilator aspirant (A); b – ventilator refulant (R); c – ventilator aspirant-refulant (AR);

pd – presiune dinamică; ps – presiune statică; pt – presiune totală; ∆pst – pierdere de sarcină; 1 – pierderi.

Într-o instalaţie, un ventilator poate lucra în următoarele situaţii: – aspirant (A), când acesta are montată o reţea de canale de aer pe partea de aspirare,

gura de refulare fiind liberă; – refulant (R), când ventilatorul refulează într-o reţea de canale de aer, gura de aspirare

a acestuia fiind liberă; – aspirant-refulant (AR), când ventilatorul are canale de aer atât pe partea de aspirare

cât şi pe cea de refulare.


Reglarea debitului de aer al ventilatoarelor trebuie făcută în multe situaţii, în practică, deoarece mărimile caracteristicilor ventilatoarelor din cataloagele producătorilor diferă de cele necesare în instalaţie; operaţia de reglare se face cu una din următoarele metode:

– reglarea debitului de aer prin modificarea turaţiei ventilatorului – modificarea turaţiei se poate face pe cale mecanică sau electrică;

– reglarea debitului de aer prin intercalarea unor rezistenţe locale; – reglarea debitului de aer prin montarea pe aspirarea ventilatorului a unui dispozitiv

special, având secţiunea circulară.

X.6.3.2. Baterii de încălzire

Funcţionează cu agent termic apă caldă, apă fierbinte, abur, gaze de ardere, sau pot fi electrice. Sunt elemente componente ale aparatelor instalaţiilor de ventilare sau climatizare şi folosesc la încălzirea aerului de ventilare. Se prezintă sub forma unei carcase compacte de formă paralelipipedică, în interiorul căreia se găsesc o serie de elemente încălzitoare (fig. X.6.23).

Racordarea bateriilor de încălzire este prezentată în figura X.6.24.

Fig. X.6.23. Elemente încălzitoare pentru bateriile funcţionând cu apă caldă, apă fierbinte sau abur:

a – ţeavă cu aripioare; b – ţeavă cu bandă spiralată; c – aşezarea elementelor de încălzire; d – ţevi de cupru şi lamele din aluminiu;

1 – agent încălzitor; 2 – agent încălzit (aer).


Fig. X.6.24. Racordarea bateriilor de încălzire: a – în serie; b – în paralel cu baterii suprapuse; c – în paralel cu baterii alăturate;

1 – agent termic; 2 – agent încălzit (aer).

Bateriile de încălzire din ţevi cu aripioare (care au cea mai largă utilizare) se compun din ţevi aripate (pentru mărirea suprafeţei de schimb de căldură) aşezate pe 1-2 rânduri sau mai multe. Ţevile sunt legate la extremităţi cu distribuitoare şi colectoare comune. Agentul termic încălzitor (apa caldă, apa fierbinte, aburul) circulă prin ţevi, iar aerul supus încălzirii circulă în exteriorul ţevilor, printre aripioare, perpendicular pe axa longitudinală a ţevilor. Ţevile sunt fie din oţel, fie din cupru, iar aripioarele sau lamelele, fie din oţel, fie din aluminiu. Combinaţiile uzuale sunt ţevi şi aripioare din oţel (zincate prin imersare într-o baie de zinc) sau ţevi din cupru şi lamele din aluminiu. Pasul aripioarelor (distanţa dintre două aripioare) este de 2-6 mm, iar grosimea lor 0,2-0,5 mm.

Mărimile caracteristice ale unei baterii de încălzire funcţionând cu apă caldă, apă fierbinte sau abur sunt:

– puterea termică:

QBI = A·k·∆tm [kW];

– rezistenţa (pierderea de sarcină) pe partea de aer:

∆Pv = c1·v2 [Pa] (circuitul secundar);

– rezistenţa (pierderea de sarcină) pe partea de apă/abur:

∆Pw = c2·l·w2 [Pa] (circuitul primar),

unde: A este suprafaţa exterioară de schimb de căldură a bateriei, în m2; k – coeficientul global de schimb de căldură al bateriei, în W/m2K; ∆tm – diferenţa de temperatură medie logaritmică dintre agentul primar (apă. abur) şi agentul secundar (aer), în K; c1, c2 – coeficienţi de proporţionalitate; v – viteza aerului raportată la secţiunea frontală a bateriei,


în m/s; w – viteza apei/aburului în ţevile cu aripioare, în m/s; l – lungimea ţevilor cu aripioare, în m.

Bateriile de încălzire cu gaze de ardere utilizează direct căldura gazelor rezultate din arderea unui combustibil lichid, gazos şi mai rar, solid. Aceste baterii sunt înglobate într-un aparat autonom, alcătuit (fig. X.6.25) din: arzător, baterie de încălzire cu ţevi lise sau suprafeţe de încălzire în formă de V sau W alcătuite din tablă de oţel, sistemul de evacuare al gazelor de ardere şi dispozitivele de protecţie şi automatizare.

Fig. X.6.25. Montarea unei baterii de încălzire a aerului funcţionând cu gaze de ardere:

a – plan; b – secţiunea A-B; 1 – aer proaspăt; 2 – canal de aer recirculat; 3 – aer de combustie;

4 – gaze de ardere; 5 – aer cald; 6 – ventilator; 7 – grilă de aer recirculat; 8 – baterie de încălzire a aerului cu gaze de ardere.

Bateriile de încălzire electrice se utilizează în instalaţiile de ventilare/climatizare în

cazul în care este nevoie de puteri termice mici sau când nu se dispune de agent termic (apă caldă, apă fierbinte, abur). Bateria electrică este alcătuită dintr-o carcasă metalică în interiorul căreia se găsesc elementele încălzitoare amplasate transversal pe direcţia de mişcare a aerului. Elementele încălzitoare pot fi: rezistenţe sub formă de filament (din aliaje de crom-nichel), înfăşurate pe izolatori din ceramică, sub formă de spirale autoportante; bare/sârme din cupru/oţel amplasate în teci metalice umplute cu un material izolant (magneziu, nisip cuarţos etc.). Racordurile sunt făcute în afara carcasei. În figura X.6.26 este prezentată o baterie de încălzire electrică. Viteza de mişcare a aerului prin baterie trebuie să fie de cel puţin 3,5-4 m/s. În toate cazurile în care se prevăd baterii electrice, se iau măsuri severe de prevenire a incendiilor, utilizându-se o serie de dispozitive de protecţie.

Fig. X.6.26. Baterie de încălzire electrică:

a – secţiune longitudinală; b – secţiune transversală; 1 – peretele canalului; 2 – rezistenţă electrică;

3 – cutie de racordare; 4 – conductoare alimentare.


X.6.3.3. Baterii pentru răcirea aerului

Din punct de vedere constructiv, bateriile de răcire sunt identice cu cele de încălzire, care utilizează ca agent termic apa caldă/apa fierbinte. Deoarece diferenţele de temperatură, în cazul bateriilor de răcire, sunt mai mici, pentru a se obţine aceeaşi putere termică (în acest caz, de răcire) este necesară utilizarea unui număr mai mare de rânduri de ţevi (până la 10), astfel că bateriile de răcire au o lăţime mai mare decât cele de încălzire, pentru aceeaşi putere termică. Circulaţia apei răcite (cu temperaturi de 7/12 oC, de regulă; 7 oC, temperatura de intrare a apei în baterie, şi 12 oC, cea de ieşire) se face cu viteze mai mari (decât a apei calde), respectiv 1 m/s sau mai mult. În consecinţă, pompele de circulaţie vor avea presiuni mai mari, dar şi debite de apă mai mari, deoarece diferenţa de temperatură la apă rece este, ∆t1 = 12 – 7 = 5 K, iar la apă caldă, ∆t2 =90 – 70 =20 K. Ca urmare, la aceeaşi putere termică, debitul de apă rece va fi de ∆t2/∆t1 = 20/5=4 ori mai mare. Răcirea aerului în baterie se poate face în două moduri:

– răcire uscată, fără condensarea vaporilor de apă din aer, caz în care temperatura iniţială a apei de răcire este egală sau puţin mai mare decât temperatura punctului de rouă al stării iniţiale a aerului supus răcirii;

– răcire umedă, cu condensarea unei părţi a vaporilor de apă din aer, caz în care temperatura iniţială a apei de răcire este mai mică decât temperatura punctului de rouă al stării iniţiale a aerului supus răcirii. Condensarea vaporilor de apă se produce între aripioarele bateriei, care se udă. Condensatul se scurge pe baterie şi este colectat la partea inferioară, într-o tavă. După baterie de montează un separator de picături. Rezistenţa pe partea de aer a bateriilor umede este mai mare decât a celor uscate, secţiunea de trecere a aerului fiind obturată de prezenţa condensatului.

X.6.3.4. Filtre de aer

Au funcţia de a reţine praful din aerul care se introduce în încăperi. Ele se folosesc pentru concentraţii de praf de până la 20 mg/m3. Praful se defineşte ca o substanţă solidă fin fărâmiţată (dimensiunile particulelor fiind cuprinse între 0,1 şi 500 µm), având forme, structuri şi densităţi oarecare, care se găseşte în aerul atmosferic, particulele depunându-se sub acţiunea forţei gravitaţionale. Particulele cu dimensiuni sub 0,1 µm intră în domeniul aerosolilor. Aerosolul reprezintă un sistem coloidal compus dintr-un mediu gazos, dispers, care, în cazul nostru, este aerul, în care se găsesc într-o distribuţie foarte fină particule de substanţă solide sau lichide în stare de plutire (ex. de aerosoli: fumul, la care substanţa este solidă; ceaţa, la care substanţa este lichidă). După norma europeană EN 779, filtrele se clasifică în următoarele 17 clase.

– G1, G2, G3, G4 (fostele tipuri EU1... EU4) – filtre grosiere; – F5, F6, F7, F8, F9 (fostele tipuri EU5... EU9) – filtre fine; – EU10, EU11 – filtre foarte fine; – EU12, EU13, EU14 – filtre absolute, de tip HEPA, cu eficienţa, ε = 99,5-99,995%; – EU15, EU16, EU17 – filtre absolute, de tip ULPA, cu eficienţa, ε = 99,9995-

99,999995%. Reţinerea particulelor solide se face folosind metode fizice (difuzie, inerţie, frecare;

cernere, tensiune superficială, forţe electrostatice), iar a celor gazoase, folosind metode chimice


şi/sau fizice. Influenţa efectelor de separare a prafului se poate vedea în figura X.6.27. De aici se vede că particulele cel mai greu de reţinut sunt cele cu diametrul de 0,23 µm şi cu o viteză de trecere a aerului de 2 cm/s. Eficacitatea mecanismelor de reţinere depinde de dimensiunile particulelor de praf, de diametrul filtrelor din care este făcut mediul filtrant, de viteza de mişcare a aerului şi de repartiţia particulelor înainte de filtru. Caracteristicile filtrelor sunt: eficienţa, gradul de separare, capacitatea de filtrare, capacitatea de acumulare, rezistenţa aeraulică, perioada de curăţire/înlocuire. Eficienţa se defineşte ca raportul dintre cantitatea de praf atmosferic reţinută şi cantitatea iniţială de praf şi se exprimă în procente. Gradul de separare se defineşte la fel ca eficienţa, dar, de data aceasta, referirea se face la praful cu care se testează filtrele. Capacitatea de filtrare exprimă debitul de aer filtrat, în timp de o oră, printr-o suprafaţă filtrantă de 1 m2, în m3/h, m2. Capacitatea de acumulare se defineşte prin cantitatea de praf reţinută în timp de o oră în interstiţiile materialului filtrant, cu o suprafaţă de 1 m2, fără să fie afectată capacitatea de filtrare şi fără să crească rezistenţa aeraulică peste o anumită limită şi se exprimă în g, cm3/m2. Rezistenţa aeraulică reprezintă pierderea de sarcină pe care o suferă aerul la trecerea lui printr-un mediu de filtrare şi se exprimă în Pa. Există o rezistenţă aeraulică iniţială (filtrul în stare curată) şi una finală (când filtrul trebuie curăţit/înlocuit). Rezistenţa aeraulică iniţială este: 30-50 Pa, filtre grosiere; 50-150 Pa, filtre; 150-250 Pa, filtre foarte fine şi absolute. Rezistenţa aeraulică finală este 100-300 Pa, filtre grosiere; 300-500 Pa, filtre fine; 1000-1500 Pa, filtre foarte fine şi absolute. Perioada de curăţire/înlocuire este 0,25-0,5 ani, filtre grosiere; 0,5-0,75 ani, filtre fine; 1-3 ani, filtre foarte fine şi absolute. Filtrele de aer trebuie înseriate pentru a fi protejate; astfel, un filtru fin trebuie precedat de un filtru grosier, iar un filtru foarte fin/ absolut trebuie precedat de un filtru grosier şi unul fin. Modalitatea de înseriere este arătată în figura X.6.28. După tipurile constructive filtrele se pot clasifica în: filtre metalice, filtre din fibre, filtre cu cărbune activ, filtre cu ulei, filtre electrice. După modul de amplasare deosebim filtre: verti-cale, de canal, de perete, de plafon, amplasate în gurile de refulare. După modul de utilizare deosebim filtre: regenerabile şi aruncabile. Filtrele îmbracă o mare varietate constructivă. Dintre acestea, prezentăm schemele de principiu ale câtorva tipuri: filtre mecanice (fig. X.6.29), filtre cu saci (fig. X.6.30), filtre electrice (fig. X.6.31), filtre absolute (v. fig.X.6.32) şi filtre cu cărbune activ (fig. X.6.33).

Fig. X.6.28. Înserierea filtrelor: 1 – filtru cu derulare automată; 2 – filtru cu saci; 3 – filtru electric;

4 – filtru cu cărbune activ; 5 – filtru absolut.

Fig. X.6.27. Influenţa diferitelor mecanisme de reţinere asupra puterii

de reţinere globală: 1 – efect rezultant; 2 – efect de interceptare

directă; 3 – efect de difuzie; 4 – efect de inerţie şi cernere.


Fig. X.6.29. Filtre mecanice: a – filtru cu material uscat; b – filtru cu material uscat în V;

c – filtru autocurăţitor; 1 – tambur superior; 2 – tambur inferior; 3 – carcasă metalică;

4 – reductor; 5 – motor electric; 6 – manometru diferenţial; 7 – material filtru uscat; 8 – roţi pentru lanţ; 9 – lanţ Gall; 10 – celule din tablă

expandată; 11 – dispozitiv pentru dirijarea celulelor; 12 – baie de ulei; 13 – mecanism pentru scoaterea nămolului; 14 – manetă de

antrenare; 15 – apărătoare.

Fig. X.6.30. Filtru cu saci cu ţesătură din fibră din sticlă.

Fig. X.6.31. Filtru electric:

a – zonă de ionizare; b – zonă de precipitare; 1 – bare de ionizare din wolfram; 2 – plăci din aluminiu; 3 – alimentare şi redresare;

4 – carcasă metalică.


Fig. X.6.32. Filtru absolut:

a – celulă filtrantă; b – material filtrant, mărit de o mie de ori.

X.6.3.5. Separatoare de praf

Au rolul de a separa particulele de praf din aerul aspirat din încăperile de producţie, înainte ca acesta să fie evacuat în atmosferă, protejând astfel atmosfera exterioară de poluare. Ele au în unele cazuri şi rolul de captare a prafului preţios şi reintroducerea acestuia în procesul de producţie (făină, zahăr, lapte praf, ciment etc.). Pentru a limita creşterea poluării atmosferei, eficienţa medie a aparatelor de epurare a aerului ar trebui să crească până la 96% până în anul 2015. Separatoarele de praf trebuie să îndeplinească în cât mai mare măsură următoarele condiţii: să realizeze un grad mare de separare pentru o gamă cât mai mare de dimensiuni ale particulelor de praf, inclusiv pentru particule cu dimensiuni mici (d ≤ 10 µm); să necesite consum de energie şi cheltuieli de investiţie reduse; să aibă rezistenţă aeraulică mică şi cât mai constantă în timp; să poată lucra în medii agresive şi la temperaturi cât mai ridicate; să poată fi exploatate uşor; să ocupe un spaţiu redus. Desigur că fiecare tip de separator de praf nu poate să îndeplinească simultan toate aceste condiţii. Se va alege tipul constructiv care răspunde cel mai bine cerinţelor locale: dimensiunile particulelor de praf, natura substanţei respective, temperatura de lucru, necesitatea de recuperare a prafului separat în vederea reutilizării sau îndepărtarea acestuia. Separarea prafului are la bază unul sau mai multe fenomene fizice: centrifugare, decantare, frecare, inerţie, umezire, electricitate statică sau ultrasunete. Trebuie menţionat că tipurile de separatoare umede pot fi folosite şi pentru epurarea şi neutralizarea gazelor şi vaporilor

Fig. X.6.33. Filtru cu cărbune activ: 1 – ştuţ de racordare; 2 – carcasă exterioară;

3 – prefiltru din hârtie; 4 – cărbune activ; 5 – carcasă perforată.


nocivi înainte de evacuarea lor în atmosferă. Alegerea unui separator de praf se face ţinându-se seama de: natura şi granulaţia particulelor de praf, debitul de aer şi praf, temperatura amestecului aer–praf şi cerinţele legate de puritatea aerului ce poate fi evacuat în atmosferă. Separatoarele de praf se clasifică în separatoare uscate (camere de depunere, inerţiale, centrifugale–cicloane, multicicloane, rotocloane – filtre cu saci, filtre electrice) şi separatoare

umede (turn de pulverizare, hidroclon, scruber spumant, scruber cu tub Venturi, electrofiltru umed).

În figurile X.6.34 şi X.6.35 sunt prezen-tate schemele de principiu ale camerelor de depunere şi ale separatoarelor inerţiale. Camerele de depunere folosesc forţa gravitaţiei, particulele de praf depunându-se datorită scăderii vitezei aerului sub viteza de transport.

Fig. X.6.34. Camere de depunere: a – schemă de calcul; b – cameră de depunere.

Fig. X.6.35. Separatoare de praf prin inerţie: a – separator inerţial cu cameră de depunere; b – separator inerţial cu inele concentrice.

Condiţia de decantare este:

h/vd ≤ l/va

unde: h este înălţimea camerei de decantare, l – lungimea camerei, vd – viteza de depunere, va – viteza de antrenare a particulei de praf.

Camerele de depunere se folosesc ca primă treaptă de separare. La separatoarele de praf inerţiale, aerul încărcat cu praf este obligat să-şi schimbe brusc direcţia. Particulele solide din curentul de aer, datorită inerţiei, tind să-şi păstreze direcţia şi se separă. În figura X.6.35,a este arătată schema unui separator inerţial combinat cu o cameră de depunere, iar în


figura X.6.35,b, un separator cu inele concentrice, având diametre din ce în ce mai mici. Aerul iese prin spaţiile dintre inele (≤ 6 mm), în timp ce particulele materiale îşi continuă drumul spre capătul separatorului, pe unde şi sunt evacuate şi trimise într-o a doua treaptă de separare.

Ciclonul (fig. X.6.36), datorită avantajelor pe care le prezintă (cost redus, construcţie simplă, dimensiuni relativ mici, exploatare uşoară), este separatorul de praf cel mai utilizat. Introducerea aerului se face tangenţial, pe la partea superioară. Datorită forţei centrifuge, particulele sunt proiectate pe pereţii laterali şi se depun la partea inferioară. În interior se găseşte un tub concentric, prin care se evacuează aerul.

Se construiesc de asemenea cicloane cu diametre mici (50-250 mm), care se montează pe mai multe rânduri şi şiruri, formând multicicloane (fig. X.6.37).

Fig. X.6.36. Ciclon: 1 – manta; 2 – tub central; 3 – intrarea tangenţială a aerului încărcat cu praf;

4 – ieşirea aerului curăţat; 5 – evacuarea prafului.

Fig. X.6.37. Multiciclon:

a – ciclon cu diametru mic; b – secţiunea verticală prin multiciclon;

1 – intrarea amestecului aer-praf; 2 – ieşirea aerului curăţat; 3 – evacuarea prafului.

Separatorul cu saci (fig. X.6.38) este de asemenea des utilizat şi se foloseşte pentru

separarea prafului fin, uscat şi care nu aderă la suprafaţa de filtrare. Are un grad de separare foarte ridicat. La partea superioară are un dispozitiv de scuturare a prafului.

Fig. X.6.38. Separator (filtru) cu saci: 1 – saci filtranţi; 2 – mecanism de scuturare;

3 – buncăr.


Separatoarele umede, care folosesc suplimentar apa sau alte soluţii lichide pentru aglomerarea particulelor de praf, în scopul separării lor eficiente, sunt prezentate schematic în figurile X.6.39-X.6.42.

Fig. X.6.39. Turn de pulverizare:

1 – duză de pulverizare tangenţială.

Fig. X.6.40. Hidroclon:

1 – intrarea amestecului; 2 – evacuarea gazelor curăţite; 3 – şicane separatoare de picături;

4 – evacuarea reziduurilor.

Fig. X.6.41. Scrubăr spumant: 1 – intrarea amestecului;

2 – evacuarea aerului (gazelor) curăţit; 3 – grătar; 4 – racord alimentare cu apă; 5 – prag;

6 – evacuare spumă; 7 – evacuare reziduuri.

Fig. X.6.42. Scrubăr cu tub Venturi:

1 – injecţia lichidului; 2 – tub Venturi; 3 – separator prin centrifugare; 4 – evacuare.


X.6.3.6. Camere de pulverizare

Sunt schimbătoare de căldură în care aerul supus tratării este pus în contact direct cu apa pulverizată, având loc un schimb de căldură şi de masă între aer şi apă. Camerele de tratare a aerului cu apă sunt de două feluri: cu corpuri de umplutură şi de pulverizare. Schema unei camere cu corpuri de umplutură este dată în figura X.6.43. Stratul de umplutură, cu o grosime de 300-400 mm, este format din inele ceramice Raschig, şei Berl, inele Pall, mici cilindri din material plastic etc., formând o suprafaţă cu peliculă de apă mare în urma stropirii cu ajutorul unui registru prevăzut cu pulverizatoare. Aceste camere sunt folosite mai rar. Camerele de pulverizare pot fi verticale sau orizontale (cele mai utilizate), schemele lor fiind prezentate în figurile X.6.44 şi X.6.45, iar o vedere, în figura X.6.46. Camerele de pulverizare au formă paralelipipedică, lungimea variabilă (2-3 m), în funcţie de numărul de registre de pulverizare cu care sunt echipate, secţiunea transversală dependentă de debitul de aer tratat (aerul circulă cu viteză de 2-3 m/s). La partea inferioară a camerei se găseşte un bazin de apă, cu înălţimea de 300-500 mm, echipat cu pompă (2 pompe), robinet cu plutitor pentru alimentarea cu apă, preaplin şi racord de golire. Pentru accesul în interiorul camerei şi pentru supravegherea funcţionării sunt prevăzute o uşă şi o fereastră, etanşe. De asemenea, există şi un corp de iluminat şi separatoare de picături la intrarea şi la ieşirea camerei. În interiorul camerei se pot realiza procese de răcire, de răcire şi uscare, de umidificare a aerului, în funcţie de temperatura apei pulverizate.

Fig. X.6.43. Cameră de tratare cu umplutură:

1 – strat activ de inele ceramice; 2 – strat separator de picături; 3 – intrarea apei în

registrul de pulverizare; 4 – bazinul camerei.

Fig. X.6.44. Cameră de pulverizare verticală:

1 – corpul camerei; 2 – bazinul pentru colectarea apei pulverizate; 3 – registru

de pulverizare; 4 – pulverizatoare de apă; 5 – separatoare de picături.

X.6.3.7. Guri (grile) de aer

Sunt dispozitive (elemente ale instalaţiilor de ventilare şi climatizare) prin intermediul cărora introducem (refulăm) aerul în încăperile ventilate, respectiv evacuăm (aspirăm) aerul viciat din acestea. Alcătuirea gurilor de aer trebuie astfel făcută încât să putem modifica direcţia jetului de aer (în plan orizontal şi în plan vertical), lungimea (distanţa) pe care acesta se dezvoltă şi debitul de aer al acestuia.


Fig. X.6.45. Camere de pulverizare cu 1, 2 şi 3 registre de pulverizare: a, b – cu un registru în echicurent, respectiv în contracurent; c – cu două

registre în echicurent; d – cu două registre, unul în echicurent, al doilea în contracurent; e – cu două registre în contracurent; f – cu trei registre.

Fig. X.6.46. Cameră de pulverizare (Beil – Elveţia) cu două registre, cu pompă

de circulaţie pe fiecare registru.

Mişcarea aerului în încăperi şi asigurarea confortului termic depind, pe de o parte, de alcătuirea constructivă a gurilor de aer şi de amplasarea gurilor în încăpere (distanţa dintre două guri alăturate, distanţa faţă de plafon, înălţimea faţă de pardoseală), precum şi de diferenţa de temperatură a jetului faţă de temperatura aerului interior (jet rece/cald), pe de altă parte. Grijă deosebită trebuie să acordăm gurilor de introducere, deoarece influenţa jetului de aer refulat se resimte pe o distanţă ce poate ajunge până la 50 diametre echivalente ale gurii de introducere. Influenţa vitezei într-o gură de aspirare se stinge însă la o distanţă egală cu 2 diametre echivalente. Gurile de aer îmbracă o mare diversitate sub aspectul formei, alcătuirii constructive, amplasării, materialelor din care sunt confecţionate etc. La alegerea unei guri de aer trebuie să se aibă în vedere o serie de aspecte legate de: viteza maximă a jetului de aer la o anumită distanţă de planul de refulare, nivelul de zgomot produs de grilă, pierderea de sarcină în gura de aer, urcarea (introducerea de aer cald) sau


coborârea (introducerea de aer rece) jetului, scăderea sau creşterea temperaturii în jet în zona de lucru/şedere, elementele componente ale gurii de aer pentru a putea modifica ulterior bătaia, direcţia şi debitul de aer ale jetului, designul etc. Gurile de aer se execută din oţel, aluminiu sau materiale plastice şi, după alcătuirea constructivă, pot fi grupate cel puţin în următoarele tipuri constructive: grile pentru introducere/evacuare; grile combinate pentru introducere şi evacuare; anemostate (circulare, pătrate, dreptunghiulare); anemostate com-binate pentru introducere şi evacuare; panouri perforate; fante de aer, grile de transfer; grile de tip ventil; grile de fereastră; grile tip soclu; grile pentru montat în pardoseală/contratreptele gradenelor; grile pentru jeturi cu bătaie lungă, guri pentru ventilare transversală; guri pentru debite mari de aer. Dintre acestea, vor fi prezentate câteva. În figura X.6.47 este prezentată o grilă pentru introducere/evacuare, frecvent utilizată, iar în figura X.6.48, un anemostat şi o cutie de racordare pentru anemostat. Anemostatele se pot realiza şi în alte variante constructive (fig. X.6.49). Ele pot realiza jeturi orizontale (lipite de plafon – în cazul jeturilor reci) sau verticale (în cazul jeturilor calde). În figura X.6.50 sunt arătate schemele fantelor uzuale de aer, iar în figura X.6.51, cazuri speciale de fante de aer pentru clădiri civile.

Fig. X.6.47. Grilă de aer pentru refulare/evacuare (orizontală): 1 – vedere şi secţiuni; 2 – dispozitive cu care se pot echipa grilele de aer;

a – grătar ştanţat; b – clapetă de închidere; c – clapetă de închidere înclinată; d – jaluzele opuse; e – jaluzea (orizontală, verticală); f – lamelă de reglare; TDR – tronson pentru

amplasarea dispozitivelor de reglare.

Fig. X.6.48. Anemostat şi cutie de racordare: a – anemostat pătrat sau circular; b – cutie de racordare; a1 – anemostat reglabil în poziţia ,,refulare orizontală”; b1 – idem, în poziţia ,,refulare

verticală”; c1 – anemostat cu palete fixe, refulare orizontală; 1 – anemostat; 2 – lamele de dirijare a curentului de aer; 3 – ramă;

4 – obturator; 5 – şurub de reglare; 6 – traversă pentru fixarea anemostatului.


Fig. X.6.49. Tipuri constructive de anemostate.

Fig. X.6.50. Fante de aer: a – fantă cu secţiune constantă şi distribuitor cu secţiune variabilă; b – fantă cu

secţiune variabilă şi distribuitor cu secţiune constantă; c – fantă şi distribuitor cu secţiune constantă; d – fantă de contracţie; 1 – distribuitor de aer; 2 – fantă de aer;

3 – perete despărţitor; 4 – secţiunea fantei pentru refulare; 5 – idem, pentru evacuare; f – secţiunea fantei; F – secţiunea distribuitorului; vf – viteza în fantă.


Fig. X.6.51. Fantă de refulare pentru clădiri civile: a – cu 1-3 şliţuri; b – cu 1-2 şliţuri; c – cu 1-2 şliţuri; d – vedere în plan;

1 – clapetă de reglare a direcţiei jetului; 2 – tronson pentru montarea dispozitivelor de uniformizare şi/sau reglare a debitului de aer; 3 – cameră de racordare.

În figurile X.6.52, X.6.53 şi X.6.54 sunt prezentate trei tipuri de guri de aer (grile

pentru jeturi cu bătaie lungă, dispozitive de ventilare transversală, guri de refulare pentru debite mari) pentru încăperi mari cu degajări nocive importante, care necesită debite de aer mari.

Fig. X.6.52. Grilă pentru jeturi cu bătaie lungă:

a – grilă cu un rând de duze fixe; b – grilă cu două rânduri de duze reglabile;

1 – grătar; 2 – duză reglabilă; 3 – duză fixă; 4 – dispozitiv de reglare a

debitului de aer.

Fig. X.6.53. Dispozitiv de ventilare transversală:

a – dispozitiv cu un rând de grile; b – dispozitiv cu două rânduri de

grile; c – dispozitiv pentru montare la colţ; d – dispozitiv pentru montare la perete; e – dispozitiv pentru montare

în încăpere; f – dispozitiv cu două rânduri de panouri; 1 – tablă

perforată (orificii Φ 3mm); 2 – tablă ştanţată pentru uniformizarea

curentului de aer; 3 – panou perforat sau filtru de tip sac din fibre

sintetice; 4 – panou perforat (tablă) + material textil.


Fig. X.6.54. Guri de refulare pentru debite mari: a – cu orificii rectangulare lateral şi la partea inferioară; b – cu orificii

circulare lateral şi orificii rectangulare la partea inferioară; 1 – coş exterior; 2 – coş interior; 3 – dispozitiv de uniformizare (tablă

perforată); 4 – panou cu orificii.

Alături de tipurile de guri de aer prezentate mai există şi alte categorii de dispozitive cum ar fi: prize de aer, guri de evacuare a aerului viciat în exterior, grile separatoare de grăsimi la hotele de la bucătării, perdele de aer, guri de absorbţie de la utilaje de producţie, jaluzele de suprapresiune, guri de aer combinate cu filtre de mare eficienţă, clapete antifoc/ antifum şi altele.

X.6.3.8. Canale de aer

Canalele de aer servesc la vehicularea aerului către încăperile ventilate/climatizate (aer introdus/refulat) şi dinspre acestea către centrala de ventilare/climatizare (aer evacuat/ aspirat). Ele fac de asemenea legătura între priza de aer şi gura de evacuare a aerului viciat în exterior şi centrala de ventilare/climatizare. Canalele trebuie să se încadreze uşor în arhitectura clădirii, diferitele tronsoane din reţea să fie pe cât posibil scurte şi drepte şi să fie prevăzute cu accesorii de vizitare, reglare şi măsurare a debitelor de aer. Materialele folosite la confecţionarea canalelor trebuie să fie netede, să nu atragă şi reţină praful, să se poată curăţa uşor, să nu fie higroscopice, să fie incombustibile, să reziste la coroziune sau, după caz, la agenţii chimici transportaţi o dată cu aerul sau existenţi în încăperile în care se pozează canalele. Materialele folosite la confecţionarea canalelor: tabla din oţel neagră, tabla zincată, tabla din aluminiu, plăci din materiale plastice, zidăria din cărămidă rostuită/ tencuită, betonul, lemnul (numai în cazuri speciale), tuburi din bazalt artificial (în cazul laboratoarelor), tuburi flexibile (izolate/neizolate, izolate fonic); canale spiromatic, canale din ALP (izocianurat placat cu aluminiu). Cea mai utilizată tubulatură este cea de tablă din oţel. Canalele se execută sub formă de tronsoane drepte (lungime maximă 1,5 sau 2 m) şi piese speciale (coturi, ramificaţii, bifurcaţii, etaje, difuzoare, confuzoare, inversări de secţiune etc.). Îmbinarea între două tronsoane de canal se poate face în multe feluri, câteva exemple sunt date în figura X.6.55. Îmbinarea tablei se face prin fălţuire (fig. X.6.56).

Canalele cu laturile mai mari de 400-500 mm trebuie rigidizate (fig. X.6.57) pentru că pot intra în vibraţie, producând zgomote.

Secţiunea transversală a canalelor de aer poate fi circulară, pătrată sau dreptunghiulară. Accesoriile canalelor de aer sunt prezentate în figura X.6.58.


Fig. X.6.55. Îmbinarea tronsoanelor de canale din tablă şi materiale. A – detalii la poziţiile a...j: a – îmbinare prin flanşă din cornier: 1 – peretele canalului; 2 – flanşă din oţel cornier; 3 – şurub cu piuliţă de strângere; 4 – garnitură de etanşare din carton sau cauciuc; 5 – nit (sau

sudură prin puncte la tablă neagră cu grosime peste 1 mm); b – îmbinare prin flanşă şi bercluirea canalului; c – îmbinarea cu şine în formă de C; d – idem, cu şine UC; e – idem, cu şine UT; f – idem, cu şine U duble fixate de canal prin nituire şi şine

C; g – idem, cu flanşă profilată şi şină C; j – îmbinarea canalelor din materiale plastice.

Fig. X.6.56. Falţuri folosite pentru realizarea canalelor din tablă:

a – îmbinări de colţ; b – îmbinări în câmp.

Fig. X.6.57. Rigidizarea canalelor din tablă: a – nervurare; b – rigidizare cu cornier; c – rigidizare cu tablă profilată.


X.6.4. Aparate de ventilare şi climatizare

Aparatele de ventilare şi climatizare sunt elemente ale instalaţiilor sub formă carcasată, realizate şi probate în fabrici, care se prezintă sub forma unei cutii metalice, termo-fonoizolată (de cele mai multe ori) sau sub formă de module având înălţimea şi adâncimea aceleaşi pentru o anumită tipodimensiune, în care se găsesc, după caz, ventilatoare, baterii de încălzire şi răcire, filtre, camere de umidificare şi aparatură de automatizare. Aceste aparate se racordează, în funcţie de complexitate, la reţeaua electrică, la o sursă de încălzire (apă caldă, apă fierbinte, abur), la o sursă de frig (apă rece, apă răcită, freon). Ele îmbracă o mare diversitate, după modul de alcătuire şi funcţionare, după mărimea debitului de aer şi a sarcinilor termice (de încălzire, de răcire) şi de umiditate. Deosebim aparate: de ventilare şi încălzire; generatoare de aer cald; de ventilare; de ventilare pentru evacuare; de răcire; de climatizare parţială; de climatizare (climatizare totală); pentru umidificarea aerului; pentru uscarea aerului.

X.6.4.1. Aparate de ventilare şi încălzire. Aeroterme

Aerotermul este alcătuit dintr-o carcasă metalică în care se găsesc un ventilator axial (cel mai adesea), o baterie de încălzire, grilă de aspirare sau cutie de amestec prevăzută cu racorduri pentru aerul proaspăt (adus din exterior) şi aerul recirculat din încăpere, jaluzele reglabile pentru aerul refulat. Uneori se adaugă şi un filtru de aer. Aerotermul poate fi de perete (fig. X.6.58) sau de plafon (fig.X.6.59).

Fig. X.6.58. Aeroterme de perete: 1 – carcasă; 2 – ventilator; 3 – baterie de încălzire; 4 – jaluzele reglabile;

5 – grilă de aspirare; 6 – filtru de praf; 7 – jaluzele fixe contra ploii; 8 – plasă de sârmă; 9 – jaluzele opuse (reglabile manual sau automat); 10 – cameră

de amestec; 11 – canal de aspirare de pe acoperiş; 12 – căciulă de ventilare; 13 – aer exterior; 14 – aer interior (recirculat).


Aerotermul poate fi echipat şi cu recuperator de căldură (atât cel de plafon cât şi cel de perete), caz în care sunt necesare două ventilatoare (unul pe circuitul de aer proaspăt şi recirculat din încăpere şi unul pe circuitul de aer care se evacuează în exterior). Carcasele aparatelor trebuie să asigure o anumită etanşeitate, respectiv aerul fals, aspirat prin îmbinări, trebuie să se încadreze în anumite limite.

Fig.X.6.59. Aeroterm de plafon cu recuperator de căldură:

1 – recuperator de căldură; 2 – clapete de reglare; 3 – baterie de încălzire; 4 – ventilator de introducere;

5 – cap de refulare; 6 – dispozitiv de aspirare aer exterior; 7 – ventilator de evacuare; 8 – grilă de aspirare; 9 – clapetă de închidere; 10 – grilă de recirculare; 11 – filtru de praf; 12 – acoperiş.

X.6.4.2. Generatoare de aer cald

Sunt folosite în special în scopuri de încălzire, dar pot fi prevăzute cu racordare la tubulatură de aer şi cu camere de amestec între aerul proaspăt adus din exterior şi aerul recirculat din interior. Pentru încălzirea aerului se utilizează un combustibil lichid/gazos şi, mai rar, solid (chiar şi lemne). Generatorul este alcătuit dintr-o carcasă metalică în care se găsesc un ventilator, un schimbător de căldură, un filtru lavabil şi echipamentul de automatizare pentru reglare şi protecţie. Încălzirea aerului se face până la temperaturi de 45...55oC. Refularea aerului se poate face direct în încăpere, la partea superioară a aparatului, printr-o grilă cu jaluzele reglabile, sau prin 2, 3, 4 grile, sau aparatul se poate racorda la o tubulatură de aer. Aparatele pot fi fixe (verticale/orizontale) sau mobile (pe roţi) şi au numeroase alcătuiri constructive. Schema de principiu a unui generator de aer cald este arătată în figura X.6.60, iar vederea, în figura X.6.61. Carcasa aparatului se termoizolează la interior.

X.6.4.3. Aparate de ventilare

Se construiesc sub formă de dulapuri de ventilare sau sub formă de aparate modulate. Conţin într-o carcasă (de regulă, fonoizolată) metalică un ventilator radial, dublu aspirant (acţionat direct sau prin curele trapezoidale), o baterie de încălzire şi un filtru. Sunt livrate ca aparate complete, de cele mai multe ori automatizate, urmând a fi racordate la instalaţie, la reţeaua de energie electrică şi la sursa de căldură (apă caldă, apă fierbinte, abur). Debitul de aer poate ajunge şi la 100 000 m3/h. Ele se construiesc pentru montare verticală sau orizontală (mai rar) (fig. X.6.62). Dulapul poate fi prevăzut cu o cutie de distribuţie cu refulare pe 1 / 2 / 3 / 4 direcţii sau cu flanşă pentru racordare la tubulatură. Amplasarea se face în încăperea deservită sau în altă încăpere. Dulapul poate fi prevăzut şi cu recuperator de căldură. Aparatele modulate sunt alcătuite din 2-3 tronsoane (module), având aceleaşi elemente componente. De exemplu, ventilatorul se pune într-un modul, bateria de încălzire în alt modul şi camera de amestec poate constitui al treilea modul. Pentru unităţile mari este preferabil un asemenea sistem, modulele având greutăţi mai mici şi putând fi manipulate mai uşor.


Fig.X.6.60. Generator de aer cald Baltur – secţiuni: 1 – gură de refulare aer cald; 2 – uşiţă de vizitare a camerei de fum; 3 – vizor

de supraveghere a flăcării; 4 – placă de fixare a arzătorului; 5 – ventilator centrifugal; 6 – gură de aspirare a aerului; 7 – cameră de fum anterioară;

8 – racord pentru coş; 9 – cameră de fum posterioară; 10 – schimbător de căldură; 11 – cameră de combustie¸12 – motorul ventilatorului; 13 – termostat de aer; 14 – tablou electric; 15 – deflector de aer; 16 – carcasă metalică; 17 – panouri

exterioare; 18 – suport cu întinzător de curele; 19 – curele de transmisie.

Fig. X.6.61. Generator de aer cald Aerpol.


Fig. X.6.62. Dulapuri de ventilare – schemă: a – baterie de încălzire, BI, montată orizontal pe aspiraţie; b – BI, montată

orizontal pe refulare; c – BI, montată înclinat pe aspiraţie; d – BI, montată înclinat pe refulare; e – dulap montat orizontal;

1 – cutie de refulare; 2 – ventilator; 3 – racord aer exterior; 4 – baterie de încălzire, BI; 5 – racord recirculare (grilă aspirare); 6 – clapete de reglare;

7 – filtru; 8 – racord flexibil.

X.6.4.4. Aparate de ventilare de evacuare

Sunt constituite dintr-un singur element/modul şi servesc la aspirarea aerului dintr-o încăpere şi la evacuarea lui în atmosferă. Un asemenea aparat, în diverse variante este prezentat în figura X.6.63. Pentru debite foarte mici se utilizează varianta de tip plat (cu înălţimea ≤ 360 mm). În aceeaşi categorie intră ventilatoarele de acoperiş (fig. X.6.64) şi ventilatoarele axiale de perete (fig. X.6.65).

X.6.4.5. Aparate de răcire. Aparate de climatizare parţială. Aparate de climatizare (climatizare totală)

Toate aparatele se prezintă sub forma unei cutii metalice sau a unor module metalice în care se găsesc asamblate elementele componente corespunzătoare (ventilatoare, filtre, baterii de încălzire şi răcire, accesorii etc.) scopului şi destinaţiei acestora. Pot deservi, după


caz, una sau mai multe încăperi. Aparatele de răcire se utilizează pentru răcirea încăperilor, vara. Aparatele de climatizare parţială se folosesc pentru încălzirea, răcirea şi uscarea (dezumidificarea) aerului, iar aparatele de climatizare se utilizează pentru încălzirea, răcirea, uscarea şi umidificarea aerului supus tratării, în tot timpul anului.

Fig. X.6.63. Aparate modulate de evacuare.

Fig. X.6.64. Ventilatoare de acoperiş.

Fig.X.6.65. Ventilatoare axiale

de perete.

Aparate de fereastră. Sunt aparate mici, au maşină frigorifică înglobată şi se folosesc pentru răcirea unei încăperi (fig. X.6.66). Sarcina de răcire este de 2-8 kW, puterea motorului electric, de 0,8-3 kW, debitul de aer vehiculat, de 300-1000 m3/h. În prezent se produc aparate care au înglobată o rezistenţă electrică pentru încălzirea aerului în sezonul rece. Se produc de asemenea aparate de tip reversibil (cu pompă de căldură) pentru răcirea aerului vara şi încălzirea aerului în sezoanele de tranziţie (până la temperaturi exterioare de zero grade).

Aparatele de tip minisplit. Se folosesc în variantele monosplit (o unitate exterioară şi o unitate interioară) şi multisplit (o unitate exterioară şi 2-4 unităţi interioare). Schemele de principiu, vederile şi amplasarea acestora sunt arătate în figurile X.6.67, X.6.68 şi X.6.69.

Aparate de climatizare de tip dulap. Au într-o carcasă toate elementele necesare tratării aerului (baterii de încălzire şi răcire, filtru, duze la unităţile mari) precum şi echipamentul de reglare automată. Se produc dulapuri de climatizare cu maşină frigorifică înglobată sau în sistem split. Răcirea condensatorului se face cu aer (cel mai adesea) sau cu apă. Unele dulapuri conţin şi recuperator de căldură. Gama de debite de aer este foarte mare. Dulapurile de climatizare sunt de tip monobloc (fig.X.6.70) sau de tip modulat (fig. X.6.71).

Fig.X.6.66. Aparat de fereastră:

a – schemă de principiu; b – vedere; 1 – compresor; 2 – motor electric monofazat; 3 – ventilator pentru

vehicularea aerului exterior; 4 – idem, pentru aerul interior; 5 – baterie de răcire (vaporizator); 6 – tub capilar (duză, ventil laminare); 7 – condensator;

8 – jaluzele reglabile; 9 – grilă aspiraţie aer interior; 10 – grilă aspiraţie- evacuare aer exterior (de răcire); 11 – exterior; 12 – interior.

Fig. X.6.67. Minisplit:

a – unitatea interioară; b – unitatea exterioară cu refulare laterală (schemă – b1 şi vedere – b2); c – idem, cu refulare în sus (schemă – c1 şi vedere – c2);

1 – carcasa aparatului; 2 – ventilator având curent transversal (tangenţial); 3 – baterie de răcire (încălzire); 4 – tavă pentru colectarea condensatului;

5 – filtru de praf lavabil; 6 – grilă absorbţie; 7 – conducte freon (lichid, vapori); 8 – grilă cu jaluzele reglabile; 9 – compresor; 10 – condensator/evaporator;

11 – ventilator axial; 12 – grilă şi plasă de sârmă; 13 – tub capilar.


Fig.X.6.68. Minisplit – unitatea interioară: a – de perete; b – de montat în dreptul ferestrei; c – de plafon;

d – de montat în plafon fals.

Fig. X.6.69. Amplasarea unui dualsplit (două birouri alăturate):

1 – unitate interioară; 1a – unitate interioară de perete; 1b – unitate interioară de plafon; 2 – unitate exterioară;

3 – conducte freon; 4 – colectare condensat.

Fig. X.6.70. Dulap de climatizare – reprezentare schematică: 1 – carcasă fonoizolată prevăzută cu panouri demontabile; 2 – jaluzele reglabile; 3 – cutie de distribuţie cu refulare pe

1, 2, 3, 4 direcţii sau cutie de racordare la tubulatură; 4 – baterie de încălzire; 5 – ventilator; 6 – distribuitor de abur; 7 – baterie

de răcire (vaporizator); 8 – filtru de praf; 9 – tavă colectare condensat şi racord evacuare; 10 – grilă de aspiraţie aer recirculat (racord tubulatură); 11 – racord priză de aer;

12 – compresor; 13 – ventil de laminare; 14 – condensator răcit cu apă; 15 – racord abur; 16 – racord apă de răcire.


Fig.X.6.71. Posibilităţi de montare a dulapurilor modulate, mici.

Utilizarea cea mai largă o au dulapurile de climatizare parţială (în ele se

realizează trei procese termodinamice simple: încălzirea, răcirea şi uscarea aerului), care se împart în două grupe, după debitul de aer şi puterea de răcire: dulapuri pentru debite mici de aer (1000-4000 m3/h) şi dulapuri pentru debite mari de aer (4000-40 000 m3/h şi chiar mai mult). Încălzirea aerului la cele mici se face electric sau în pompă de căldură, iar la cele mari, cu baterii de încălzire funcţionând cu apă caldă/fierbinte, abur şi, mai rar, electric. Scheme de principiu pentru dulapuri mari de climatizare sunt arătate în figurile X.6.72 şi X.6.73. Aceste tipuri de dulapuri de climatizare au încorporată instalaţia de reglare automată.

Fig. X.6.72. Dulap de climatizare parţială, modulat, pentru debite mari de aer:

(L = 4000-40 000 m3/h; QR = 20-180 kW; QI = 30-300 kW – apă caldă/abur; QE = 10-75 kW – electric);

1 – modul baterie răcire şi filtru; 2 – modul ventilator; 3 – modul de baterie încălzire cu apă caldă/abur montat în poziţia 3,a/3,b; 4 – modul

baterie electrică (variantă).


Fig. X.6.73. Modalităţi de realizare a dulapurilor mari.

Aparate de climatizare modulate (numite şi centrale de ventilare). Acestea sunt alcătuite din module diferite, dar care au două dimensiuni identice (pentru aceeaşi tipodimensiune): înălţimea şi adâncimea. Într-un modul se poate găsi un singur element (de exemplu, ventilatorul), se pot găsi două elemente (de exemplu, filtrul şi bateria de încălzire) sau trei (filtru, baterie de încălzire, baterie de răcire). Pot fi de tip orizontal (cele mai folosite) sau vertical. Carcasele modulelor sunt cu dublu perete, între pereţi găsindu-se stratul de termofonoizolaţie, cu grosimi cuprinse între 20 şi 40 mm. Practic, toate firmele specializate produc aparate de tip plat (fig. X.6.74) şi normale (fig. X.6.75).

Fig. X.6.74. Aparate modulate de tip plat: a – firma WOLF; b – firma ROSENBERG.

Fig. X.6.75. Aparate modulate (ROSENBERG): a – pentru debite medii; b – pentru debite mari.


Modulele sunt realizate în diverse mărimi (tipodimensiuni), în funcţie de debitul de aer. Viteza de circulaţie în modulul de aer (considerat gol) este cuprinsă între 2,5 şi 3,5 m/s, astfel că o anumită mărime de aparat poate fi folosită pentru mai multe debite de aer. Aparatele de climatizare sunt constituite dintr-un grup de introducere şi un grup de evacuare, acestea pot fi aşezate pe un rând (în linie) sau pe două rânduri (etajate sau suprapuse). Exemple sunt prezentate în figurile X.6.76 şi X.6.77. Aparatele de climatizare sunt construite pentru a fi montate în spaţii închise sau în aer liber. Destinaţia aparatelor de climatizare este diversă: locuinţe, clădiri administrative, social-culturale, industriale, publice etc.

Fig. X.6.76. Aparate de ventilare şi climatizare parţială – grup introducere: a – cu aer exterior; b – cu aer amestecat; c – cu încălzire + răcire pentru aer exterior; d – idem, cu aer amestecat; 1 – racord elastic; 2 – ventilator; 3 – baterie de răcire; 4 – baterie

de încălzire; 5 – filtru de aer; 6 – cameră de amestec; 7 – ramă cu jaluzele opuse.

Fig. X.6.77. Aparate de ventilare şi climatizare parţială – grup introducere + evacuare: a – grupurile montate în linie, cu încălzirea aerului; b – idem, cu încălzirea şi răcirea aerului;

c – grupurile suprapuse, cu încălzirea aerului; d – idem, cu încălzirea şi răcirea aerului.

Aparate de acoperiş. Se realizează ca unităţi independente, complet echipate şi finisate, destinate amplasării pe acoperişurile clădirilor, în aer liber. Ca şi aparatele modulate, ele conţin toate elementele necesare tratării complexe a aerului (filtru, baterii de încălzire şi răcire, ventilator/ventilatoare). Aparatele de acoperiş au încorporată şi maşina frigorifică pentru răcirea sau încălzirea aerului (în pompă de căldură). Aparatele de acoperiş se pot realiza cu sau fără recuperator de căldură. Schemele de principiu ale unor asemenea aparate de acoperiş sunt prezentate în figurile X.6.78 şi X.6.79, iar vederile unor aparate asemănătoare, în figurile X.6.80 şi X.6.81. Racordurile de aer (pentru introducere şi pentru evacuare) pot fi laterale sau la partea inferioară a aparatelor. Priza de aer poate fi montată pe aparat sau pe canalul de aspirare a aerului din încăperi. Debitul prizei de aer poate fi reglat pentru 10, 15 sau 25% din debitul total al aparatului. Toate aparatele de acoperiş au încorporat un tablou electric de forţă şi automatizare.


Fig. X.6.78. Aparat de climatizare de acoperiş (YORK) – schemă de principiu (secţiune orizontală): a – secţiune – vedere ABCD; b – plan; c – variante de racordare; L – debit de aer total; LC – debit de aer

pentru răcirea condensatorului; LP – debit de aer proaspăt; LR – debit de aer recirculat; 1 – carcasă termoizolată; 2 – baterie de încălzire electrică; 3 – tablou de comandă şi reglare; 4 – ventilator (introducere şi evacuare); 5 – baterie de răcire (vaporizator); 6 – filtru de praf; 7 – priză de aer proaspăt (10; 15; 25%);

8,a – racord aspiraţie (lateral); 8,b – idem (în jos); 9,a – racord refulare (lateral); 9,b – idem (în jos); 10 – compresoare; 11 – condensator; 12 – ventilator axial (răcire condensator); 13 – plasă de protecţie.

Fig. X.6.79. Centrală de acoperiş AAON – SUA – schemă de principiu: a – aparat cu recuperator de căldură şi două ventilatoare; b – aparat cu un singur ventilator;

L – debit total de aer; LR – debit de aer recirculat; LP – debit de aer proaspăt; 1 – carcasă metalică termoizolată; 2 – baterie de încălzire; 3 – baterie de răcire (vaporizator); 4 – filtru de praf; 5 – jaluzele

opuse; 6 – recuperator de căldură (încălzire/răcire)); 7 – filtru de praf; 8 – ventilator de evacuare; 9 – ventilator de introducere; 10 – compresor¸11 – condensator; 12 – ventilator axial; 13 – traductor

de fum; 14 – refulare; 15 – aspiraţie; 16 – aer proaspăt; 17 – aer evacuat.


Fig. X.6.80. Centrală de climatizare de acoperiş (YORK) – vedere.

Fig.X.6.81. Centrală de climatizare de acoperiş (ATE):

1 – tablou de comandă şi reglare; 2 – acoperiş rezistent la intemperii; 3 – bateria de încălzire; 4 – profilele

carcasei; 5 – carcasă dublă; 6 – ramă de bază din oţel; 7 – sectorul de răcire; 8 – ventilatorul de evacuare;

9 – cameră de amestec; 10 – zonă de filtrare; 11 – baterie de răcire (vaporizator); 12 – ventilator de refulare.

X.6.4.6. Aparate pentru umidificarea aerului

Aparate cu evaporarea apei. Sunt, cel mai adesea, aparate mobile sau transportabile, dar şi fixe, cu racord la reţeaua de apă. Evaporarea apei se face pe seama căldurii luate de la aerul încăperii. În figura X.6.82 este prezentat un aparat care foloseşte un disc nervurat 2, cufundat parţial într-o cuvă cu apă 3, care este rotit cu viteză mare, cu ajutorul unui motor electric. Aerul preia picăturile foarte fine care se evaporă pe seama căldurii aerului antrenat de un ventilator. În figurile X.6.83 şi X.6.84 sunt prezentate schemele de principiu ale altor aparate de umidificare.

Fig. X.6.82. Umidificator de evaporare

cu disc învârtitor: 1 – carcasă; 2 – disc; 3 – cuvă cu apă;

4 – tablă de dirijare.

Fig. X.6.83. Aparate de umidificare

cu evaporare a – cu suprafaţă liberă; b – cu

material îmbibat cu apă. 1 – carcasă metalică; 2 – grilă de absorbţie;

3 – grilă refulare; 4 – filtru de praf; 5 – ventilator; 6 – turbulator;

7 – racord de apă rece; 8 – rezistenţă electrică; 9 – golire; 10 – termostat; 11 – material poros; 12 – preaplin.


Fig. X.6.84. Umidificator industrial (HYGROMATIK): a – schemă; b – vedere;

1 – cuvă; 2 – taler rotitor; 3 – placă cu dinţi de ricoşare; 4 – ţeavă de alimentare; 5 – motor electric; 6 – picioare de susţinere.

Aparate cu abur. În cazul folosirii acestor tipuri de aparate se introduce abur direct,

fie în tubulatura de aer, fie în încăperi. În funcţie de destinaţia încăperii, calitatea aburului este diferită. Pentru încăperile din clădirile civile, aburul trebuie să fie perfect curat, fără urme de rugină, ulei, miros. În acest caz, aburul este produs cu ajutorul unor generatoare de abur funcţionând cu energie electrică. Schema unui generator cu abur este prezentată în figura X.6.85. Aburul este produs într-un cilindru cu ajutorul unor electrozi.

Fig. X.6.85. Generator de abur CONDAIR –

Elveţia – schemă de principiu 1 – abur; 2 – rezervor umplere; 3 – apă rece;

4 – furtun condensat ; 5 – furtun abur; 6 – electrozi; 7 – ventil magnetic; 8 – evacuare.

Aparatul trebuie racordat la o reţea electrică trifazică, la reţeaua de apă rece şi la reţeaua de canalizare. Pentru debite foarte mici (1-2 kg abur/h) se pot folosi aparate racordate la reţeaua electrică monofazică. Reglarea debitului de abur produs şi furnizat se face prin intermediul unui higrostat.


Pentru anumite destinaţii (fabrici de mobilă, hale zootehnice etc.) aburul nu trebuie să fie perfect curat, caz în care poate fi preluat şi dintr-o reţea de abur tehnologic. În acest caz, se folosesc aparate de preluare a aburului saturat uscat. Schema unui astfel de aparat este prezentată în figura X.6.86.

Fig. X.6.86. Aparat de umidificare cu abur pentru montare în canal de aer (ARMSTRONG):

1 – manta; 2 – distribuitor; 3 – cameră de reevaporare; 4 – protecţie de pornire; 5 – aparat de condensare; 6 – dispozitiv de reglare; 7 – ventil de reglare; 8 – tablă ricoşare; 9 – camere de uscare a aburului; 10 – filtru de impurităţi; 11 – manta de încălzire cu abur a distribuitorului; 12 – distribuitor cu orificii; 13 – intrare abur.

Aburul este obligat să treacă mai întâi printr-un filtru de impurităţi, după care curge

printr-o manta care înconjoară distribuitorul de abur, împiedicând condensarea. Furnizarea aburului este reglată de un ventil acţionat prin intermediul unui higrostat. Distribuitorul de abur se poate monta fie direct în încăpere, fie pe tubulatura aerului de ventilare.

X.6.5. Ventilarea industrială

Ventilarea industrială se ocupă de particularităţile sistemelor, instalaţiilor şi aparatelor de ventilare aplicate la clădirile şi încăperile folosite pentru diverse procese tehnologice. Acestea se pot clasifica în următoarele: ventilare naturală organizată, ventilare locală, instalaţii de desceţare, instalaţii de desprăfuire, instalaţii de transport pneumatic, instalaţii de avarie, instalaţii şi aparate pentru epurarea aerului.

X.6.5.1. Ventilarea naturală organizată

Asigură schimbul de aer al încăperilor industriale sub acţiunea celor doi factori naturali: presiunea termică şi presiunea vântului. Este eficace la încăperile în care există tot timpul anului o diferenţă de temperatură pozitivă între interior şi exterior, situaţie care se întâlneşte la încăperile cu degajări importante de căldură. Schimbul de aer are loc de


la interior la exterior şi invers, prin dispozitive de ventilare naturală amplasate pe elementele exterioare ale clădirilor (pereţi, acoperişuri) şi constau în: ferestre mobile, deflectoare şi luminatoare. Debitele de aer ce trec prin aceste dispozitive se determină, pentru fiecare tip constructiv în parte, pe baza suprafeţelor acestora şi a diferenţelor de presiune ce se instaurează în zonele respective. Valorile mărimilor caracteristice pentru tipurile de ferestre mobile sunt indicate în tabelul X.6.11.

Acţionarea ferestrelor mobile, în funcţie de sezon, direcţia şi intensitatea vântului, amplasare, trebuie făcută din zona de lucru şi necesită mecanisme corespunzătoare. Acţionarea poate fi manuală sau electrică (prin motoare sau servomotoare). În perioada de vară, pentru introducere, se folosesc ochiurile mobile de la partea inferioară, iar în perioada de iarnă, ochiuri mobile amplasate la 4-6 m de la pardoseală pentru ca aerul să se încălzească până ajunge în zona de lucru, prin amestecarea cu aerul interior.

Luminatoarele. Sunt dispozitive pătrate sau dreptunghiulare, montate pe acoperiş, care asigură, pe de o parte, iluminarea naturală a halelor industriale, în special a celor cu mai multe deschideri, şi, pe de altă parte, ventilarea naturală organizată a acestora. Caracteristicile unor luminatoare tipizate sunt date în tabelul X.6.12, iar nomogramele pentru determinarea debitului de aer evacuat, în figurile X.6.87 şi X.6.88.

Fig. X.6.87. Debitul de aer evacuat de

deflectoare, la diferenţă de presiune mare.

Tab. X.6.11

Fig. X.6.88. Debitul de aer evacuat de deflectoare, la diferenţă de presiune mică. Tipul luminatorului

este indicat în figura X.6.87.


Tabelul X.6.11

Valorile coeficienţilor de debit µ şi ale coeficienţilor de rezistenţă locală ξ pentru geamurile mobile ale ferestrelor

Tipul ferestrei Unghiul de deschidere

α [o]

l/b = 1 l/b = 2 l/b = 3

ξ µ ξ µ ξ µ

Geam mobil în jurul axului superior

15 16,00 0,25 20.60 0,22 30,8 0,18

30 5,65 0,42 6,90 0,38 9,15 0.33

45 3,68 0,52 4.00 0,50 5,15 0.44

60 3,07 0,57 3,18 0.56 3,54 0.53

90 2,59 0,62 2.59 0,62 2,59 0,62

Geam mobil în jurul axului superior

15 11,1 0,3 17.3 0,24 30,8 0,18

30 4,9 0,45 6,9 0.38 8,6 0,34

45 3,18 0,56 4,0 0,5 4,7 0,46

60 2,51 0,63 3,07 0,57 3,3 0.55

90 2,22 0,67 2,51 0,63 2,51 0,63

Geam mobil în jurul axului central

15 45,3 0,15 – – 59,0 0,13

30 11,1 0,3 – – 13,6 0,27

45 5,15 0,44 – – 6,55 0,39

60 3,18 0,56 – – 3,18 0,56

90 2,43 0,64 – – 2,68 0,61

Geam dublu cu axele la partea superioară

15 14,8 0,26 30,8 0,18 – –

30 4,9 0,45 9,75 0,32 – –

45 3,83 0.51 5,15 0,44 – –

60 2,96 0,58 3,54 0,53 – –

90 2,37 0,65 2,37 0,65 – –

Geam dublu cu axele la partea superioară şi

inferioară

15 18,8 0,23 45,3 0,15 59,0 0,13

30 6,25 0,4 11,1 0,3 17,3 0,24

45 3,83 0,51 5,9 0,41 8,6 0,34

60 3,07 0,57 4,0 0,5 5,4 0,43

90 2,37 0,65 2,77 0,6 2,77 0,6

Observaţie. În tabel s-a notat cu l lăţimea, iar cu b, înălţimea ferestrei.


Tabelul X.6.12

Caracteristicile şi dimensiunile unor luminatoare tipizate

Nr. luminatorului Indicator Tipul luminatorului Coeficientul de rezistenţă locală ξ

1 LDI a

3×6− 1,90

2 LDI b

3 6−

× 4,10

3 LDI a1,5 6

−×

3,20

4 LDI b1,5 6

−×

1,60

5 LDI c1,5 6

−×

2,80

Observaţie. Coeficientul de rezistenţă locală corespunde deschiderii a de ieşire din luminator.

Deflectoarele, luminator-deflectoarele. Deflectoarele tradiţionale, confecţionate din metal şi montate pe coama acoperişurilor sau de o parte şi de alta a acestora, au fost,

practic, părăsite din cauza consumului specific ridicat de metal (kg metal/m3 aer evacuat) şi înlocuite cu alte tipuri constructive, de dimensiuni mai mari, asemănătoare luminatoarelor, care uneori îndeplinesc şi funcţiunea de iluminare. Dimensiunile câtorva tipuri sunt date în tabelul X.6.13, iar nomograma pentru determinarea de-bitelor de aer evacuate este prezentată în figura X.6.89.

Fig. X.6.89. Debitul de aer evacuat prin luminator- deflectoare, la diferenţă de presiune mică.


Tabelul X.6.13

Luminator-deflectoare tipizate

Nr. luminatorului Indicativ Tipul luminatorului Coeficientul de rezistenţă locală ξ

1 Dml

1,5 3× 10,90

2 Dml

0,96 1,96× 19,80

3 DT 03 –

4 DP 6 l –

Observaţie: Coeficientul de rezistentă locală corespunde deschiderii a de ieşire din deflector.

X.6.5.2. Instalaţii de ventilare locală

Ventilarea locală prin aspirare. Dispozitivele folosite pentru captarea noxelor la locul de producere a acestora pot fi de tip: deschis, semiînchis şi închis. Din categoria dispozitivelor deschise se pot enumera hotele şi aspiraţiile laterale (marginale).

Hotele se pot amplasa deasupra (cazul uzual), lateral sau sub sursa de degajare a noxelor. În figura X.6.90 sunt prezentate câteva tipuri de hote pentru captarea noxelor care se degajă din utilajele de producţie. Hotele se execută din tablă (neagră, zincată, inox), mase plastice (mai rar, pentru că se deformează la temperaturi peste 60 oC), profile metalice şi sticlă. Dacă este necesar, se termoizolează.

Aspiraţiile marginale (simple sau duble) se utilizează la băile industriale pentru captarea gazelor şi vaporilor ce se degajă în procesele de degresare, spălare, decapare, grunduire sau vopsire sau de la diverse tratamente termice de suprafaţă: brunare, zincare, cromare etc. Dispozitivele de aspirare sunt alcătuite din fante (înălţime 50-200 mm) cu absorbţie uniformă pe lungimea băii. Dispozitivele se confecţionează în trei variante: refulare pe o latură; pe două laturi; refulare pe o latură şi aspirarea pe latura opusă, în funcţie de lăţimea băii. Exemple de aspiraţii marginale sunt prezentate în figura X.6.91.

Nişele de ventilare sunt dispozitive semiînchise de formă paralelipipedică, având pe una din laturile mai mari o fereastră care se ridică pentru a permite accesul în interior. Schemele de principiu sunt prezentate în figura X.6.92.


Fig. X.6.90. Tipuri constructive de hote: a – clasică; b – de perete; c – multicompartimentată; d – cu absorbţie

centrală şi periferică; e – cu absorbţie periferică; f – rabatabilă; g – telescopică; h – cu acumulare; i – cu pereţi rabatabili; j – cu fereastră

ghilotină; k – cu rulouri; 1 – perete hotă; 2 – jgheab colector condensat; 3 – conductă

evacuare condensat.


Fig. X.6.91. Aspiraţii marginale: a – unilaterale obişnuite; b – bilaterale obişnuite; c – bilaterale rabatabile;

d – bilaterale întoarse; e – inelare la partea superioară; f – inelare îngropate; g – cu refulare plană pe o latură şi evacuare pe cealaltă; h – cu refulare cu duze

pe o latură şi evacuarea pe cealaltă.


Fig. X.6.92. Nişe de ventilare: 1 – masă de lucru; 2 – corp nişă; 3 – perete despărţitor; 4 – fereastră ghilotină; 5 – orificiu aspirare; 6 – orificiu aspirare jos; 7 – orificiu aspirare suplimentar;

8 – racorduri fluide tehnologice (apă, gaze, aer comprimat etc.).

Carcasele sunt dispozitive de aspirare de tip închis şi se folosesc pentru eficienţa lor în cazul degajărilor de noxe foarte toxice sau agresive.

Ventilarea locală prin refulare. Apelează la două tipuri constructive: duşurile de aer şi perdelele de aer. Duşurile de aer sunt constituite din aparate individuale sau instalaţii cu ajutorul cărora se realizează jeturi de aer îndreptate asupra părţii superioare a lucrătorilor, care lucrează în apropierea unor suprafeţe calde, având temperaturi de ordinul a 35...55 oC. Jeturile de aer măresc schimbul de căldură convectiv pentru a compensa micşorarea schimbului de căldură radiant. Perdelele de aer se prevăd la deschiderile exterioare ale clădirilor (uşi, porţi) care stau mai mult timp sau permanent deschise. Ele se amplasează la partea superioară, lateral sau la partea inferioară (sub nivelul pardoselii) a uşilor şi funcţionează cu aer cald, recirculat sau exterior. Pot fi unilaterale sau bilaterale (când lăţimea uşii este mai mare de 2 m), cu refulare pe ambele laturi sau cu refulare pe o latură şi evacuare pe latura opusă.

Ventilarea locală prin refulare şi aspirare. Se foloseşte la băi industriale cu lăţimi mari, cuve de electroliză etc. pentru a reduce împrăştierea noxelor în spaţiul halei. Refularea poate fi realizată pe o latură şi evacuarea pe latura opusă sau se face refularea pe ambele laturi lungi ale băii, înclinat de jos în sus, şi evacuarea la partea superioară, la intersectarea jeturilor.


X.6.5.3. Instalaţii de desceţare

Ceaţa apare în încăperile cu degajări mari de umiditate (vapori de apă) în perioada rece a anului şi, prin condensarea pe suprafeţele exterioare (în special), are ca urmare un efect de degradare a construcţiei, în afara condiţiilor necorespunzătoare de muncă. Instalaţiile de desceţare au rolul de a preveni apariţia ceţii în încăperile de producţie şi pot fi instalaţii de ventilare generală sau combinată (ventilare generală + ventilare locală). Tipurile de instalaţii folosite pot fi: ventilare generală cu refularea de aer cald la partea inferioară sau superioară (cu/fără corpuri de încălzire la nivelul plafonului; cu/fără dirijarea aerului spre zona de lucru), cu refulare la partea inferioară şi superioară; ventilare combinată cu evacuare locală + introducere generală sau evacuare locală şi generală (la partea superioară) şi introducere generală la partea inferioară. Sistemul cel mai indicat este cel cu refularea aerului la partea inferioară (la 1,50-2,0 m deasupra pardoselii) şi evacuarea aerului viciat la partea superioară, astfel ca deplasarea aerului de ventilare să se facă în acelaşi sens cu mişcarea vaporilor de apă. Reducerea umidităţii relative a aerului interior poate fi realizată prin montarea de suprafeţe încălzitoare (ţevi, registre, serpentine) la partea superioară a încăperilor, prin refularea de aer cald (30...45 oC) în zona plafonului, prin mărirea debitului de aer şi prin mărirea substanţială a gradului de izolare termică a plafonului. Schema de principiu a unei instalaţii de desceţare este prezentată în figura X.6.93.

Fig. X.6.93. Schema de principiu a unei instalaţii de desceţare: VI – ventilator de introducere; VE – ventilator de evacuare; PA – priză de aer;

CA – cameră de amestec; F – filtru de praf; BI1, Bl2 – baterii de încălzire; CR – clapetă de reglare; GE – gură de evacuare în exterior; GR – gură de refulare; GA – gură de

absorbţie; TC – termostat de cameră (încăpere); Tc – termostat de canal; Te – termostat pe aerul exterior.

X.6.5.4. Instalaţii de desprăfuire

Sunt destinate captării prafului din aerul evacuat din încăperile de producţie cu degajări importante de praf. Praful provine din diverse procese mecanice de tăiere, şlefuire, concasare, măcinare, cernere etc., din operaţii de sudare, din reacţii chimice, de la instalaţiile de ardere şi de la alte numeroase procese industriale. Praful poate fi monodispers (alcătuit


din particule de aceleaşi forme şi dimensiuni) sau polidispers (alcătuit din particule de forme şi mărimi diferite), iar distribuţia acestuia poate fi masică (în funcţie de dimensiunea particulelor) sau numerică (în funcţie de numărul de particule dintr-o probă). Praful care rezultă din diverse procese de producţie industrială este captat cât mai aproape de locul de producere, este transportat prin reţele de conducte şi separat, înainte de evacuarea în atmosferă, pentru a limita poluarea exterioară şi/sau pentru a fi recuperat în cazul că este un praf valoros (lapte, zahăr, făină, ciment etc.). Sistemele de desprăfuire, după numărul gurilor de captare, pot fi individuale sau centrale şi, după configuraţia reţelei de conducte, arborescente, cu camere de colectare şi cu colector central. O instalaţie de desprăfuire se compune din: gură de captare, conductă (canal) de transport, separator şi ventilator (exhaustor). Schemele de principiu ale instalaţiilor de transport pneumatic sunt prezentate îm figurile X.6.94, X.6.95 şi X.6.96.

Fig. X.6.94. Reţea ramificată pentru instalaţii de desprăfuire: 1 – gură de captare; 2 – separator de aşchii; 3 – ventilator; 4 – separator

de praf; 5 – evacuare praf (periodic).

Fig. X.6.95. Reţea cu con colector: 1 – gură de captare; 2 – con colector; 3 – ventilator; 4 – separator de praf;

5 – evacuare praf.

Fig. X.6.96. Reţea cu canal colector: 1 – conductă evacuare praf; 2 – conductă

de evacuare aer; 3 – canal colector.


Gurile de captare îmbracă o mare diversitate, după utilajele la care sunt amplasate. Forma lor trebuie realizată astfel încât să capteze, dacă este posibil, tot praful rezultat şi, în acelaşi timp, să permită deservirea echipamentelor. Pe conductele de transport pneumatic se prevăd o serie de accesorii şi dispozitive care să asigure exploatarea în siguranţă a instalaţiilor: capace de vizitare şi control la coturi şi la piesele speciale unde se pot produce înfundări; puncte de măsurare a vitezelor şi presiunilor pe canalele de aspirare şi refulare ale ventilatorului; şibăre pe racordurile maşinilor cu funcţionare discontinuă, capace de explozie pe conductele ce transportă materiale periculoase; clapete antifoc în zonele zidurilor antifoc şi la intrarea în cicloane sau alte separatoare etc.

X.6.5.5. Instalaţii şi aparate de epurare a aerului

Sunt destinate reţinerii atât a prafului cât şi a gazelor şi vaporilor nocivi care rezultă din procesele de producţie. Sunt sisteme complexe ca alcătuire şi costisitoare ca investiţie, fiind cauza pentru care uneori sunt ocolite. Ele constau din separatoare de praf care se înseriază cu alte echipamente: incineratoare, aparate catalitice, reactoare, separatoare prin absorbţie şi adsorbţie şi altele. În instalaţii sunt încorporate (cel mai adesea) schimbătoare de căldură care urmăresc: recuperarea căldurii şi/sau reducerea temperaturii pentru a se proteja echipamentul din aval. Există în momentul de faţă numeroase procedee şi instalaţii cu care sunt realizate acestea, scopul principal urmărit fiind protejarea atmosferei şi reducerea în continuare a poluării. În particular, pe platformele industriale unde aerul este poluat, înainte ca acesta să fie introdus în hale şi în anumite încăperi de producţie este supus unui procedeu de epurare. Instalaţiile de epurare cunosc şi ele o mare diversitate şi ne limităm doar la enumerarea unora: instalaţii de epurare a compuşilor organici volatili, de dezodorizare a gazelor industriale, de epurare a gazelor rezultate din arderea gunoiului, de epurare a gazelor rezultate la fabricarea acidului sulfuric, de epurare a gazelor rezultate la arderea uleiurilor reziduale ş.a.m.d.

X.6.5.6. Instalaţii de avarie

Sunt instalaţii prevăzute pentru a intra în funcţiune la producerea unor avarii la procesele de producţie în care au loc degajări de noxe dăunătoare sănătăţii lucrătorilor sau care pot deteriora construcţiile, instalaţiile, maşinile sau utilajele. Instalaţiile de avarie dublează instalaţiile normale de ventilare pentru procesele de producţie. Dacă există riscul ca prin avarierea unor echipamente să rezulte degajări de noxe care să le depăşească pe cele normale de zeci şi sute de ori şi care să pună în pericol viaţa lucrătorilor sau să poată provoca distrugerea bunurilor din încăperile respective, se prevede o instalaţie suplimentară de evacuare, numită de avarie, care asigură un debit de aer mare pentru încăperea avariată. Pornirea instalaţiei de avarie trebuie să se facă atât automat (pe baza unor senzori de concentraţie) cât şi manual (cu acţionare din exteriorul încăperii, dintr-un loc uşor acce-sibil). Debitul de aer al instalaţiei de avarie trebuie determinat astfel încât concentraţia gazelor/vaporilor să nu depăşească, pe durata de intervenţie pentru remedierea avariei, concentraţia maximă admisibilă, pentru durate scurte de acţionare, ce ar pune în pericol viaţa lucrătorilor.

Schema de ventilare a unei instalaţii de avarie este prezentată în figura X.6.97.


Fig. X.6.97. Schemă de ventilare: a – locală; b – locală şi de avarie;

PA – priză de aer; FP – filtru de aer; BI – baterie de încălzire; VI – ventilator de introducere; VA – ventilator de avarie (aspirare); Lav – debit de aer de avarie;

Lev – debit de aer evacuat; Lc – debit de aer de compensaţie; LS – debit de aer suplimentar egal cu debitul evacuat în caz de avarie, Lav; VA – ventilator axial; TC – traductor

(senzor) de concentraţie; DAL – dispozitiv de aspirare locală; ΣY – degajările de noxe în regim normal; ΣYav – degajările de noxe în caz de avarie; VE – ventilator de evacuare.

X.6.5.7. Transportul pneumatic

Cu ajutorul transportului pneumatic se realizează deplasarea materialelor granulare şi pulverulente prin antrenarea lor în stare de plutire într-un curent de aer. Sistemul este economic şi prezintă multe avantaje: protejează materialul transportat de impurificări, nu este afectat mediul ambiant, este simplu de realizat, exploatat şi automatizat, permite transportul unor materiale cu pericol de inflamabilitate şi explozie. Materialele, pentru a putea fi transportate, trebuie să îndeplinească o serie de condiţii: să nu adere la suprafeţele conductelor de transport, să nu se sfărâme în timpul transportului, să aibă o granulometrie şi densităţi pentru care transportul şi separarea să fie economice, să nu degaje gaze şi vapori inflamabili, explozivi, corosivi sau agresivi chimic, să nu-şi modifice proprietăţile fizice şi chimice în urma transportului. Concentraţia amestecului, µ, definită ca raportul dintre masa materialului transportat Gm [kg/h] şi masa aerului de transport Ga [kg/h] este mărimea ce caracterizează transportul pneumatic. Mişcarea particulelor de material în conducte este determinată de mărimea µ şi de va (viteza aerului). Viteza aerului în conductele orizontale sau verticale trebuie aleasă astfel încât particulele materiale să aibă o curgere fluidizată. În funcţie de valoarea mărimilor µ şi va, mişcarea poate fi: în flux rarefiat; în flux compact; în strat continuu; cu dopuri (în conducte orizontale) sau în flux rarefiat; în stare de fluidizare (în conducte verticale). Sistemele de transport pneumatic sunt prezentate în figurile X.6.98, X.6.99 şi X.6.100.

Fig. X.6.98. Sistem de transport pneumatic în suprapresiune:

1 – introducere material; 2 – obturator, distribuitor; 3 – ventilator/suflantă; 4 – post de distribuţie; 5 – spre:

separator praf, buncăr, rezervor, cântar etc.


Fig. X.6.99. Sistem de transport pneumatic în depresiune:

1 – de la guri de captare; 2 – colector; 3 – eva-cuare praf (periodic); 4 – separator de praf;

5 – ventilator/suflantă; 6 – aer curat.

Fig.X.6.100. Sistem de transport pneumatic în buclă închisă:

1 – punctul zero; 2 – suflantă volumică; 3 – supapă; 4 – filtru; 5 – introducere material; 6 – reducere

presiune/vid; 7 – buncăr depozitare.

X.6.6. Calculul şi dimensionarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare

X.6.6.1. Sarcinile termice ale unei încăperi

Este vorba de bilanţul termic de vară, numit sarcină de răcire, şi de bilanţul termic de iarnă, numit sarcină de încălzire.

Sarcina de răcire, Qv. Reprezintă debitul de frig ce trebuie introdus într-o încăpere pentru a compensa aporturile de căldură din exterior şi degajarea de căldură a încăperii şi se exprimă prin relaţia:

Qv = Qap + Qdeg [W] în care:

Qap = QPE + QFE + QIV [W] Qdeg = Q0 + QIL + QM + QSC + QASR [W]

unde: Qap reprezintă aporturile de căldură din exteriorul încăperii climatizate; Qdeg – degajările de căldură de la sursele existente în încăperea climatizată; QPE – aporturi de căldură prin pereţi şi terase; QFE – aporturi de căldură prin ferestre şi luminatoare; QIV – aporturi de căldură din încăperile vecine neclimatizate; Qo – degajări de căldură de la oameni; QIL – degajări de căldură de la iluminatul electric; QM – degajări de căldură de la maşini şi utilaje acţionate electric; QSC – degajări de căldură de la suprafeţe calde; QASR – degajări de căldură de la alte surse existente în încăpere.

Calculul detaliat este prezentat în STAS 6641/1. În continuare este dată o metodă rapidă (aproximativă) de evaluare a sarcinii de răcire Qv pentru încăperi cu înălţime normală (h ≤ 3 m) (tabelul X.6.14).

Sarcina de încălzire Qi. Reprezintă debitul de căldură ce trebuie introdus într-o încăpere pentru a compensa pierderile de căldură şi alte consumuri de căldură şi se exprimă prin relaţia:

Qi = Qdeg – Qcons [W] în care Qdeg are semnificaţia de mai sus, cu deosebirea că termenii care depind de temperatura interioară (Q0, QSC etc.) se recalculează pentru noua temperatură:

Qcons = Qp + Qa + Qm + Qu + Qacs [W] unde: Qp reprezintă pierderile de căldură ale încăperii; Qa – consumul de căldură pentru încăl-zirea aerului rece pătruns în încăpere la deschiderea repetată a uşii de intrare; Qm – consumul


de căldură pentru încălzirea materialelor reci introduse în încăpere; Qu – consumul de căldură pentru evaporarea apei de pe suprafeţe deschise (de exemplu, piscine); Qacs – alte consumuri de căldură.

Tabelul X.6.14

Metodă rapidă pentru determinarea sarcinii de răcire a unei încăperi, Qv [W] 1. Ferestre exterioare, bătute de soare Temperatura aerului exterior Suprafaţă verticală, orientată: 320C 350C 380C N, NE . . . . . . . . . . . . . . . 105 115 125 = ................W E, S . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 141 158 = ................ SE, NV . . . . . . . . . . . . . . m2 × 180 190 205 = ................ SV . . . . . . . . . . . . . . . . . 243 252 267 = ................ V . . . . . . . . . . . . . . . . . . 299 315 330 = ................ Suprafaţă orizontală 382 402 422 = ................

2. Celelalte ferestre, care nu se iau în considerare la punctul 1 m2 × 63 79 94 = ................W

3. Pereţi exteriori bătuţi de soare: – uşori ml × 58 65 77 = ................W – grei sau bine izolaţi termic 39 48 58 = ................W

4. Ceilalţi pereţi exteriori, care nu se consideră la punctul 3: ml × 24 34 43 = ................ W

5. Toţi pereţii interiori, care nu dau spre încăperi climatizate; ml × 20 29 38 = ................W

6. Acoperiş sau plafon: – plafoane cu încăperi neclimatizate

deasupra m2 × 3 9 16 = ................W – plafoane spre pod:

▪ fără izolaţie termică m2 × 26 31 41 = ................W ▪ cu izolaţie termică, δ ≥ 50 mm 9 11 13 = ................

– acoperiş terasă: ▪ fără izolaţie termică m2 × 44 50 57 = ............... W ▪ cu izolaţie termică, δ ≥ 50 mm 16 22 28 = ................

– acoperiş cu plafon dedesubt: ▪ fără izolaţie m2 × 22 25 28 = ................W ▪ cu izolaţie, δ ≥ 50 mm 9 11 13 = ................W

7. Pardoseli, peste încăperi neclimatizate (Nu se iau în considerare pardoselile pe sol sau subsolurile neîncălzite) m2 × 6 9 16 = ................W

8. Persoane nr. × 120 (65/55) – aşezat, muncă uşoară = W (65/55 – căldură sensibilă/căldură latentă) 150 (75/75) – bătut la maşină (95 W – căldura latentă corespunde la o 170 (75/95) – restaurant degajare de 130 g/h vapori de apă) 185 (90/95) – în picioare, muncă uşoară 230 (100/130) – muncă la bandă

280 (100/180) – bowling 375 (120/255) – dans moderat 470 (170/300) – muncă grea

9. Iluminat artificial = ................W

10. Alte surse de degajare = ................W

11. Uşi, deschideri, spre încăperi neclimatizate care stau deschise mult timp ml × 240 240 240 = ................W

________________________________________ Total = ............................................................... W


X.6.6.2. Bilanţul de vapori de apă al unei încăperi (sarcina de umiditate)

Sarcina de umiditate Gv [kg/h sau kg/s] se exprimă prin relaţia:

Gv = Gvd – Gvp [kg/h]; [kg/s]

şi se calculează atât pentru vară cât şi pentru iarnă:

Gvd = Gv,O + Gv,SL + Gv,PP + Gv,SP + Gv,ASR Gvp = Gv,PE + Gv,CD + Gv,MH

unde: Gvd este debitul de vapori de apă degajaţi în încăpere; Gvp – debitul de umiditate pe care îl pierde aerul din încăpere; Gv,O – degajarea de umiditate a oamenilor; Gv,SL – degajarea de umiditate de la suprafeţe libere de apă existente în încăpere; Gv,PP – degajare de umiditate de la apa folosită la spălarea diferitelor obiecte (sticle, borcane, butoaie etc.); Gv,SP – degajarea de umiditate de la apa care stagnează pe pardoseală; Gv,ASR – degajarea de umiditate de la alte surse; Gv,PE – debitul de umiditate care migrează prin pereţii exteriori în sezonul rece; Gv,CD – debitul de vapori care condensează pe suprafeţe reci; Gv,MH – debitul de umiditate absorbit de substanţe higroscopice.

Termenul al doilea, Gvp, de regulă se neglijează. Degajarea de umiditate a oamenilor este indicată în tabelul X.6.15. Pentru suprafeţe

libere de apă, degajarea de umiditate pentru viteze ale aerului cuprinse între 0 şi 1 m/s şi pentru diferenţe de presiune ps – pv[mbar] (ps – presiunea de saturaţie a vaporilor de apă la o anumită temperatură a apei; pv – presiunea parţială a vaporilor de apă din aerul încăperii la o anumită temperatură şi umiditate relativă) cuprinse între 0 şi 100 mbar se poate determina cu ajutorul nomogramei din figura X.6.101.

Tabelul X.6.15

Degajarea de umiditate (vapori de apă) a oamenilor [g/h]

Felul activităţii Temperatura aerului [oC]

18 20 22 23 24 25 26

Activitate în stare şezândă 35 35 40 50 60 60 65 Muncă fizică grea 160 180 200 220 240 250 255

X.6.6.3. Degajări de gaze, vapori şi praf

Efectele substanţelor nocive asupra omului depind de natura şi concentraţia acestora în aerul încăperii şi de durata de şedere a oamenilor în acele spaţii. Determinarea degajărilor de noxe se face cel mai adesea pe baza datelor furnizate de tehnologi în funcţie de procesul tehnologic care se desfăşoară. Concentraţiile maxime, admisibile ale gazelor, vaporilor şi prafului în aerul încăperilor sunt indicate în Normele generale de protecţie a muncii (NGPM – ediţia 1996), pentru un număr foarte mare de substanţe.


Fig. X.6.101. Debitul de umiditate.

X.6.6.4. Debitul de aer pentru ventilarea încăperilor

Pentru asigurarea parametrilor prestabiliţi ai aerului din încăperi şi diluarea noxelor până la valorile admisibile este nevoie să eliminăm nocivităţile în exces (căldură, vapori de apă) şi să aducem aer proaspăt din exterior. Determinarea debitului de aer pentru ventilarea unei încăperi se poate face în câteva moduri: pe baza bilanţurilor termic şi de umiditate, pe baza numărului orar de schimburi de aer în funcţie de destinaţie, pe baza ratelor de aer aferente maşinilor şi utilajelor etc.

Calculul debitului de aer pe baza bilanţurilor termic şi de umiditate. Determinarea debitului de aer se face pentru sezonul cald, constituind situaţia cea mai defavorabilă. Pentru sezonul rece se consideră acelaşi debit de aer (determinat din condiţii de vară) urmând să se recalculeze parametrii aerului refulat. Pentru clădirile industriale se determină debitul de aer atât pentru vară cât şi pentru iarnă.

Se cunoaşte mărimea sarcinii de răcire, Qv, în kW, precum şi mărimea sarcinii de umiditate, Gv, în kg/s.

Se face raportul celor două mărimi: εv = Qv/Gv [kJ/kg], numit raza procesului sau raport de termoumiditate.

Se înscrie în diagrama h-x punctul de stare al aerului interior Iv, pe care trebuie să-l menţinem constant (fig. X.6.102,a). Prin punctul Iv ducem o paralelă la dreapta εv (materializată pe semicercul din dreapta jos al diagramei h-x, reprezentată în figura X.6.1). Materializarea punctului Cv se face adoptând pentru ∆t o valoare în funcţie de sistemul de ventilare al încăperii. Pentru sisteme ,,sus-jos” (,,sus” înseamnă că introducerea aerului se face la poarta superioară a încăperii, iar ,,jos”, că evacuarea se face la partea inferioară) sau ,,sus-sus”, ∆t = 5...10 K, iar pentru sisteme ,,jos-sus”, ∆t = 2...3 K.

Se citesc pe diagramă mărimile entalpiilor: hi şi hc şi ale conţinuturilor de umiditate: xi şi xc.


Fig. X.6.102. Determinarea debitului de aer pentru încăperi climatizate în sistemul ,,sus-jos” sau ,,sus-sus”:

a – cazul de vară; b – cazul de iarnă.

Debitul de aer necesar L se determină cu una dintre relaţiile:

v v

i c i c

Q GL

h h x x= =

− − [kg/s]

după care se transformă în m3/s (prin împărţire la densitate, ρ ≈ 1,2 kg/m3) şi în m3/h (prin înmulţire cu 3600).

Pentru sezonul rece se face recalcularea parametrilor aerului refulat. Punctul de stare al aerului, iarna, se va nota Ci (la intersecţia dreptelor hi şi xi). Se determină Qi şi Gi şi, din relaţiile:

Qi = L(hi – hc) [kW] Gi = L(xi – xc) [kg/s]

se determină hi şi xi, respectiv:

hi = hc + Qi/L [kJ/kg] xc = xi + Gi/L [kg/kg]

Intersectând cele două drepte calculate rezultă Ci (fig. X.6.102,b). Pot exista trei cazuri pentru Ci: C, C”, C’ după cum Qi este pozitiv, negativ sau egal cu zero.

Calculul debitului de aer pe baza numărului orar de schimburi. Debitul necesar de aer se determină cu relaţia:

L = n·V [m3/h]

în care: V este volumul încăperii, în m3; n – numărul orar de schimburi de aer, în funcţie de destinaţie (tabelul X.6.16), în h–1.

Calculul debitului de aer pentru diluarea gazelor, vaporilor, prafului. Se face cu relaţia:

a e

YLy y

=−

[m3/h]

în care: Y este degajarea de gaze, vapori sau praf, în mg/h, în încăperea considerată; ya – concentraţia admisibilă în încăpere a gazelor, vaporilor sau prafului, în mg/m3; ye – con-


centraţia de gaze, vapori sau praf în aerul introdus în încăpere (de cele mai multe ori, aer exterior), în mg/m3.

Tabelul X.6.16

Valori orientative pentru numărul orar de schimburi de aer, în funcţie de destinaţia încăperii, sau debitele de aer, în funcţie de

suprafaţa încăperii

Destinaţia încăperii Debit specific m3/hm2

Schimb orar de aer, în h–1

1 2 3 Amfiteatre Ateliere fără vicierea puternică a aerului Băi publice Biblioteci

– săli de lectură – depozite de cărţi

Birouri Bucătării

– mici – mijlocii – mari

Cantine Călcătorii Centrale telefonice Garaje Garderobe Încăperi pentru decapări Încăperi pentru duşuri Încăperi pentru încărcat acumulatoare Încăperi pentru vopsit cu pistolul Laboratoare Magazine

– mici, mijlocii – universale

Piscine – bazine – săli îmbrăcare – duşuri – coridoare – încăperi anexe

Restaurante – fumatul interzis – fumatul permis

Săli de baie Săli de dans

– fumatul interzis – fumatul permis

Săli de mese Săli de şedinţe Spălătorii mecanice

60 80 90

10 10 18 4 2

8-10 3-6 4-6

3-5 3

3-6

6-8 8-10 5-10 4-5 3-6

5-15 20-30 4-6

20-50 8-15

4-6 6-8

5-10 8-12 4-6

6-8

12-16 6-8 6-8

10-15



1 2 3 Spitale

– balneofizioterapie – dezinfectare prealabilă a rufăriei – laboratoare – săli de operaţie – săli postoperatorii – săli sterilizare instrumente – saloane de bolnavi – săli de aşteptare şi vestiar – radiologie – cabinete dentare – coridoare

Teatre, cinematografe Tezaure Vopsitorii WC-uri:

– în locuinţe – în clădiri cu birouri – în fabrici – publice (pe străzi, în pieţe)

3-6 5-8 3-4

8-10 5-8

8-10 5-10 5-6 5-6 4-6 3-5 5-8 3-6

5-15

4-5 5-8

8-10 10-15

Notă. Valorile din tabel se vor folosi numai pentru estimări în fazele iniţiale de proiectare

Calculul debitului minim de aer proaspăt pe bază de raţii orare. Debitul de aer pentru ventilare se determină cu relaţia:

L = N·Lo [m3/h]

în care: N este numărul de persoane din încăpere; Lo – raţia orară de aer proaspăt pentru o persoană, în m3/h, persoană, conform tabelului X.6.17.

Tabelul X.6.17

Raţiile orare de aer proaspăt pentru o persoană

Destinaţia clădirii/încăperii Lo m3/h, persoană

Teatre, săli de concerte, cinematografe, săli de lectură, expoziţii, magazine

20

Cantine, restaurante, săli de conferinţe, clase, săli de aşteptare/odihnă, amfiteatre

30

Birouri individuale 40 Birouri mari 60

Clădiri industriale

• la volumul halei până la 20 m3/lucrător • idem, pentru 20-30 m3/lucrător • hale blindate

30 20 40

Clădiri social-culturale şi industriale cu degajări de mirosuri neplăcute

70

Încăperi în care se fumează

• intens • foarte intens

50 75


X.6.6.5. Alegerea şi dimensionarea gurilor pentru introducerea şi evacuarea aerului

Această operaţie este foarte importantă pentru asigurarea condiţiilor de confort (la clădirile social-culturale) sau a condiţiilor de muncă şi de desfăşurare a proceselor de producţie (la clădirile industriale) şi comportă două etape:

Asigurarea unei circulaţii bune a aerului în încăpere, astfel încât să ajungă aer tratat în toate punctele, să nu existe zone în care aerul stagnează, să nu apară curenţi de aer supărători, mişcarea aerului să nu ducă la împrăştierea noxelor etc. Mişcarea aerului într-o încăpere se desfăşoară în funcţie de amplasarea gurilor de introducere şi de evacuare. Mişcarea aerului trebuie să se facă în acelaşi timp, în acelaşi sens cu mişcarea naturală a particulelor de noxe (gaze, vapori, praf) degajate. Pentru particule mai grele decât aerul, evacuarea se va face în partea inferioară a încăperii, pentru particule mai uşoare, la partea superioară.

Alegerea propriu-zisă a tipurilor constructive de guri de aer pentru introducere şi evacuare se face ţinând seama de tipul clădirii (civilă, industrială), de estetica încăperii, de amplasarea maşinilor şi utilajelor. În funcţie de mărimea debitului de aer calculat, de dimensiunile încăperii (lungime, lăţime şi, mai ales, înălţime), de tipul jetului de aer (izoterm, neizoterm cald/rece) se alege un număr de guri de aer de un anumit tip sau de două tipuri constructive. Pe baza tipului constructiv ales şi a mărimilor geometrice (distanţa dintre două guri alăturate, înălţimea gurii faţă de pardoseală), cinematice (viteza aerului în jet la nivelul zonei de lucru/şedere, viteza aerului în planul gurii de refulare) şi termice (jet cald/rece, diferenţa de temperatură dintre aerul încăperii şi jet) şi de tipul jetului (cu influenţa plafonului, fără influenţa plafonului), pe baza diagramelor sau a programelor de calcul ale firmelor producătoare se determină mărimea tipodimensiunii gurii de refulare. Alegerea gurilor de evacuare este mai simplă, deoarece amortizarea vitezei de aspirare se face invers proporţional cu pătratul vitezei şi influenţa mişcării în planul de aspirare nu mai este resimţită la distanţe mai mari de 2De. (De este diametrul echivalent al gurii de aspirare). Gurile de aspirare pot avea debite de aer, de regulă, până la 2000 m3. Dimensionarea lor se face şi în funcţie de nivelul de zgomot al încăperii. Pentru clădiri social-culturale, viteza aerului în planul gurii de aspirare este v = 2-3 m/s. Pentru clădiri industriale, uzual, viteza este v = 3-5 m/s.

Alegerea gurilor de refulare şi evacuare se poate face şi cu ajutorul relaţiilor de calcul obţinute din teoria jeturilor, precizia însă fiind mai mică.

X.6.6.6. Calculul canalelor de aer

Calculul canalelor de aer comportă câteva etape. După stabilirea numărului gurilor de aer de introducere şi de evacuare, se trece la amplasarea lor pe planurile de arhitectură şi apoi la realizarea schemei unifilare de racordare (una pentru reţeaua de introducere şi una pentru reţeaua de evacuare) pe care se trec numerele de tronsoane şi debitele de aer vehiculate (fig. X.6.103).

Se însumează debitele de aer de la cea mai îndepărtată gură de aer 1 până la CTA. Calculul de dimensionare al canalelor de aer comportă două etape: dimensionarea geometrică şi calculul pierderilor de sarcină pe reţeaua de canale de aer.


Fig. X.6.103. Reţea de distribuţie a aerului – schema unifilară de calcul: A – anemostat, debitul de aer L = 600 m3/h; PA – priză de aer proaspăt;

GE – gură de evacuare a aerului viciat în exterior; CTA – centrală de tratare a aerului; L = 9000 m3/h.

Dimensionarea geometrică. Se înscriu într-un tabel centralizator (tabelul X.6.18)

următoarele date: numărul tronsoanelor, debitele de aer (în m3/h şi m3/s), lungimea tronsoanelor şi vitezele preliminate pe fiecare tronson.

Se aplică metoda vitezelor descrescătoare (aşa cum se procedează în toată lumea), impunând pe tronsoane viteze din ce în ce mai mici, de la CTA până la cel mai îndepărtat anemostat. Pe baza debitelor de aer L şi a vitezelor alese v, pentru fiecare tronson în parte, rezultă secţiunea necesară F a tronsoanelor de aer. Pentru racordarea uşoară a ramificaţiilor se va alege o înălţime constantă a tronsoanelor de canale, de exemplu 400 mm, în cazul de faţă. Raportul laturilor trebuie să respecte şi condiţia a/b ≤ 3. Reţeaua de canale adoptată are la tronsonul 7 dimensiunea 800×400 (raportul laturilor 800:400 = 2), iar la tronsonul 3, dimensiunea 300×400 (raportul laturilor 400:300 = 1,33). Operaţiile descrise până acum alcătuiesc aşa-numita ,,dimensionare geometrică” a canalelor de aer.

Calculul pierderilor de sarcină pe reţeaua de canale (tabelul X.6.18). Pe baza laturilor canalului se determină diametral echivalent al fiecărui tronson de canal pe baza relaţiei: de = 2ab/(a + b) în care a şi b sunt laturile canalului. Dacă se foloseşte tubulatură circulară, atunci de este egal cu diametrul tronsonului. În continuare, pe baza diametrului echivalent de şi a vitezei recalculate a aerului pentru fiecare tronson, cu ajutorul nomogramei din figura X.6.104 se determină pierderea de sarcină unitară prin frecare R, în Pa/m. Prin înmulţire cu lungimea l, în m, se obţine pierderea de sarcină prin frecare Rl. În continuare se evaluează rezistenţele locale ξ existente pe fiecare tronson, inclusiv pentru priza de aer PE pentru anemostatul A, pentru centrala de tratare a aerului CTA (rezistenţa filtrului, bateriei de încălzire, bateriei de răcire etc.). Pierderea de sarcină locală Z se obţine ca produs între v2ρ/2 şi Σξ. Pierderea totală de sarcină pe un tronson, ∆Htr, se obţine din însumarea mărimilor Rl şi Z : ∆Htr = Rl+Z. Pierderea totală de sarcină în instalaţie, ∆H, în Pa, este dată de suma ∆H = Σ(Rl+Z). Dacă din această sumă se scade pierderea de sarcină a CTA (centrala de tratare a aerului), obţinem pierderea de sarcină externă, ∆HE, care se mai numeşte disponibilul de presiune al CTA pentru reţeaua de canale. Coeficienţii de rezistenţă locală pot fi evaluaţi cu ajutorul figurii X.6.105.

Tabelul X.6.18

Calculul canalelor de aer

Nr.tronson Debit de aer,

L l v F Dimensiuni

canal a ×b

de v

recalculată R Σξ 2

2v ρ Rl Z Rl + Z Σ

(Rl+Z)

m3 /h m3/s m m/s m2 mm×mm mm m/s Pa/m – Pa Pa Pa Pa Pa

PA 2300 0,639 3,5 0,183 450×400 425 3,55 – 3,4 7,60 – 25,85 25,85 25,85

8 2300 0,639 10 5 0,128 350×400 375 4,6 0,67 3,0 12,70 6,70 38,10 44,80 70,65

CTA 9000 2,5 2,5 1 1000×1000 1000 2,5 – – – – 500,00 500,00 570,65

7 9000 2,5 12 8 0,312 800×400 525 7,8 1,00 2,0 36,50 12,00 67,00 79,00 649,65

6 7200 2,0 6 7 0,286 725×400 525 6,9 0,90 0,2 28,57 5,40 5,70 11,10 660,75

5 5400 1,5 6 6 0,250 625×400 500 6,0 0,67 0,2 21,60 4,02 4,32 8,34 669,09

4 3600 1,0 6 5 0,200 500×400 450 5,0 0,55 0,2 15,00 2,75 3,00 5,75 674,84

3 1800 0,5 8 4 0,125 300×400 350 4,2 0,60 1,5 10,58 2,40 15,87 18,27 693,11

2 1200 0,33 4 4 0,083 300×300 300 3,7 0,50 0,5 8,21 2,00 4,10 6,10 699,21

1 600 0,167 4 3 0,056 200×300 240 2,8 0,35 1,5 4,70 1,05 7,05 8,10 707,31

A 600 0,167 – – – – – – – – – 15,00 15,00 722,31

Total = 36,32 + 685,99 = 722,31


Fig. X.6.104. Nomogramă pentru determinarea pierderii de sarcină liniare unitare R.

liniare unitare R.

Fig. X.6.105. Valorile coeficienţilor de rezistenţă locală.


Fig. X.6.105. (continuare).


Fig. X.6.105. (continuare).

X.6.7. Particularităţile instalaţiilor de ventilare şi climatizare din industria textilă

X.6.7.1. Generalităţi

Fabricile textile produc fire, ţesături şi tricoturi, într-o gamă foarte variată şi diversă, utilizând maşini şi echipamente dintre cele mai moderne şi cu performanţe ridicate. Aceste maşini şi echipamente au fost modernizate de-a lungul timpului, urmărindu-se reducerea dimensiunilor lor, a consumului de energie, a nivelului de zgomot şi a degajărilor nocive (căldură, vapori de apă, vapori ai substanţelor chimice utilizate în diverse procese la diverse secţii de fabricaţie, praf). De asemenea, s-a trecut la modularea şi în unele cazuri la


carcasarea utilajelor pentru reducerea degajărilor nocive. Materiile prime utilizate sunt de natură animală (lână), vegetală (bumbac, in, cânepă, iută, sisal etc.) sau sintetică.

Fibrele textile naturale (lâna, bumbacul, inul, cânepa etc.) sunt substanţe higroscopice şi, în procesele tehnologice, ele trebuie să aibă o anumită umiditate pentru a se evita ruperea frecventă. De aceea procesele de producţie cer pentru diversele secţii umidităţi relative ale aerului interior diferite, mai mari decât umidităţile uzuale (45-50%). În tabelele X.6.19, X.6.20 şi X.6.21 sunt prezentate limitele umidităţii relative şi temperaturile aerului din diversele secţii de fabricaţie.

Tabelul X.6.19

Umidităţi relative recomandate ale aerului interior pentru fabricile textile, φi – în %

Natura fibrelor Destrămare-cardare

Prefilare-filare

Pregătire ţesere Ţesere Tricotare

Bumbac 50-60 48-55 60-65 75-80 65-75 Lână 65 65-75 65-70 65-70 65-70 Fibre sintetice 50-60 55-65 60-70 60-70 65-70

Tabelul X.6.20

Domeniul temperaturilor şi umidităţilor relative ale aerului din încăperile de producţie din industria textilă

Ramura industrială Secţia Temperatura

[oC] Umiditatea relativă

[%]

Bumbac

Bataj 22-25 40-50 Carde 22-25 50-55 Pieptănat 22-25 45-55 Laminoare 22-25 50-55 Flyere 22-25 50-55 Faşini de filat cu inele 22-25 40-45 Bobinat, urzit, răsucit 22-25 60-70 Maşini de ţesut şi tricotat 22-25 65-70 Condiţionarea firelor, ţesăturilor şi tricoturilor 22 65

In

Pregătire 18-20 80 Carde 20-25 50-65 Filatură 24-27 65-75 Ţesătorie 27 65-70

Lână

Pregătire 27-29 60 Carde 27-29 65-70 Filatură 27-29 50-60 Ţesătorie 27-29 60-70 Finisare 24 50- 60

Mătase naturală Pregătire 27 60-65 Filatură 24- 27 65-70 Ţesătorie 24 -27 60-75

Mătase artificială

Carde, filatură 21-25 65-75 Ţesere şi tricotare 24-25 60-65

Sintetice filamentare

Preparare 20-25 60-70 Ţesere şi tricotare 20-25 65-75


Tabelul X.6.21

Domeniul temperaturilor şi umidităţilor relative ale aerului din încăperile de producţie din industria textilă

Denumirea secţiei Iarna Vara

Temperatura oC

Umiditatea relativă %

Temperatura oC

Umiditatea relativă %

1 2 3 4 5

A. Industria de bumbac

I. F i l a t u r ă Bataj 16...20 40-50 25...28 40-50 Carde 22...25 45-55 26...28 45-55 Pieptănat 22...24 60-65 23...26 60-65 Laminoare, flyere 22...24 60-65 23...25 55-60 Maşini cu inele 24...27 50-60 27...30 45-55 Maşini de răsucit 24...26 60-65 26...29 55-60

Pentru prelucrarea celofibrei 100% Bataj 22 50-55 22 50-55 Carde 22 50-55 22 50-55 Laminoare, flyere 22...24 55-60 22...24 55-60 Maşini cu inele 25...27 55-60 25...27 55-60

Pentru prelucrarea fibrelor poliamidice 100% Bataj 23 50 23 50 Carde 21...23 60-65 21...23 60-65 Laminoare, flyere 23...24 65-70 23...24 65-70 Maşini cu inele 24...25 70-75 24...25 70-75

Pentru prelucrarea fibrelor polinitrilacrilice 100% Bataj 22 50 22 50 Carde 24 60 24 50 Laminoare 24 65 24 65 Flyere 24 70 24 70 Maşini cu inele 25 72 25 72

II. Ţ e s ă t o r i e ş i t r i c o t a j e Magazie de fire 18...21 70-75 22...25 70-75 Bobinat, urzit 19...22 65-70 23...25 65-70 Încleiat 20...25 cel mult 75 te+5 cel mult 80 Năvădit 19...21 60-65 23...26 60-65 Maşini de ţesut cu mecanisme cu iţe

20...24 65-70 24...26 65-70

Maşini de ţesut cu mecanisme jacard

20...23 60-65 24...27 60-65

Maşini de tricotat 20-25 65-75 22-25 65-75



1 2 3 4 5

III. F i n i s a j Pârlit 20...25 te+5 Tuns 18...22 te+5 Scămoşat 20...23 te+5 Albit: – când predomină spălatul

la rece – când predomină spălatul

la cald

18...21

20...25

cel mult 70

cel mult 75

te + 5

te + 5

cel mult 75

cel mult 80 Vopsit şi fiert 20...25 cel mult 75 te + 5 cel mult 80 Calandre de uscare 22...26 te + 5 Imprimat 22...26 Vaporizator 21...26 cel mult 75 te + 5 cel mult 80 Uscat (după imprimat) 23...28 te + 3 Rameuză 22...26 te + 5 Apretură 20...25 te+5 Bucătăria de culori 23...25 cel mult 80 te+5 cel mult 80 Ajustat 15...22 te+5

B. Industria de in I. F i l a t u r a

Pieptănat 18...20 60 24...27 60 Pregătirea fuiorului (sepa-rarea şi îndreptarea mănunchiurilor, pieptănarea manuală) 18 65 te+3 65 Maşini pentru câlţi 18...20 60 te+3 60 Pregătirea câlţilor 18 65 te+3 65 Carde 20...23 60 24...27 60 Laminoare, maşini puitoare, flyere 20...23 65 24...27 65 Maşini de filat la uscat 22...26 65 25...28 65 Maşini de filat la umed cu temperatura băii până la +30 oC 22...24 cel mult 65 te+5 cel mult 65 Maşini de filat la umed cu temperatura băii peste + 30oC 22...25 cel mult 70 te+5 cel mult 70 Răsucit 22...25 60 25...28 60 Bobinat pentru fire filate 20...23 cel mult 70 22...26 cel mult 70

II. Ţ e s ă t o r i e Bobinat, canetat, urzit 20...23 70 23...25 70 Încleiat 22...26 cel mult 70 te+3 cel mult 70



1 2 3 4 5 Maşini de ţesut cu mecanisme cu iţe 22...24 70-75 22...26 70-75 Maşini de ţesut cu mecanisme jacard 22...24 60-65 22...26 60-65

III. F i n i s a j Pârlit 20...25 nu se normează te+5 nu se normează Tuns 20...22 idem te+5 idem Vopsit 25...27 65-70 te+5 60-70 Uscat 24...27 55-60 te+5 55-60 Apretat, calandrat 24...27 55-60 te+5 55-60 Albit: – când predomină spălatul

la rece – când predomină spălatul

la cald

16...20

24...27

65-70

65-75

te+3

te+5

55-60

60-70 C. Industria de lână

I. P r e l u c r a r e a p r e l i m i n a r ă Sortat, camere de odihnă pentru lână murdară şi spălată, lup destrămător 18...20 te+3 Spălat 22...25 60-70 te+3 cel mult 75 Uscat 22...25 te+5

II. F i l a t u r a d e l â n ă c a r d a t ă Sortare, destrămare, batere, amestecare 18...20 te+3 Sortimente de carde 20...25 50-55 26...29 50-55 Maşini de filat şi răsucit: – pentru fire Nm 6–12 – pentru fire Nm 13 şi mai

fine

22...25

22...25

55-60

60-65

26...28

25...27

55-60

60-65

III. F i l a t u r a d e l â n ă p i e p t ă n a tă Secţia preparaţie 18...20 te+3 Carde 20...23 55-60 26...28 55-60 Laminoare şi pieptănat – pentru lână semigroasă – pentru lână fină

20...24

65-70

24...26

55-60 Flyere – pentru lână semigroasă – pentru lână fină

20...24 20...23

65-70 75-80

24...60 23...24

65-70 75-80

Maşini de filat pentru lână fină – pentru fire Nm 16–32 – pentru fire Nm 33 şi mai

fine

22...24

22...23

70-75

75-80

22...26

23...24

70-75

75-80



1 2 3 4 5 Maşini de filat pentru lână groasă: – pentru fire Nm 16-32 – pentru fire Nm 33 şi mai

fine

22...24

22...24

65-70

70-75

24...25

24...25

65-70

70-75 Magazia de paie şi semitort 16...18 75-80 20...24 75-80

IV. Ţ e s ă t o r i e

Bobinat, urzit 20...22 60-65 24...27 60-65 Maşini de ţesut 20...23 65-70 24...26 65-70

V. F i n i s a j Tuns 20...23 te+3 Spălat, piuat 20...23 sub 70 te+3 60-70 Vopsit 24...26 sub 75 te+5 65-75 Prese 20...25 naturală te+5 sub 65 Bucătăria de culori 24...26 sub 80 te+5 sub 80

D. Industria de mătase şi tip mătase

I. De p ă n a r e a g o g o ş i l or Secţia de sortare a gogoşilor

18...20 nu se normează te+3 nu se normează

Secţia de devidare a gogoşilor 20...24 cel mult 70 te+5 cel mult 70 Secţia de redevidare 18...22 60-70 22...26 60-70 Laborator şi cameră de păstrare a gogoşilor

18...22

60-70

22...25

60-70

Secţia de depănare a deşeurilor de gogoşi 22...26 cel mult 70 cel mult 70

II. F i l a t u r a d e m ă t a s e

Secţia de sortare 18...24 50 22...26 60 Secţia de fiert 24...26 cel mult 70 cel mult 70 Carde 22...24 60-65 22...26 60-70 Secţia deşeuri 22...26 60-65 22...26 60-65 Secţia preparaţie şi de filat 22...26 60-65 24...26 60-65 Dublat, răsucit 18...22 55-60 24...26 55-60 Secţia de finisare a firelor de mătase 20...22 60-70 24...26 60-70

III. R ă s u c i t o r i a d e m ă t a s e

Bobinat, dublat, răsucit 20...22 60-65 24...26 60-65 Secţia de fixare a torsiunii prin înmuiere 18...20 cel mult 70 te+3 cel mult 70



1 2 3 4 5 Finisajul mecanic 18...20 60-65 24...26 60-65 Magazia de produse finite 18...20 50-60 te+3 50-60 Laborator 18...20 65-70 22...25 65-70

IV. Ţ e s ă t o r i a d e m ă t a s e Bobinat, urzit 18...20 60-65 22...26 60-65 Magazia de bătătură 18...20 75-80 20...24 75-80 Maşini de ţesut 18...20 65-70 22...26 65-70

V. T r i c o t a j e t i p m ă t a s e (în special sintetice filamentare) Bobinat-urzit 18-22 60-70 20-26 65-70 Maşini de tricotat 20-25 60-65 20-26 65-70

VI. F i n i s a j Magazia de ţesături crude 16...18 nu se normează te+3 nu se normează Fiert şi vopsit 20...24 cel mult 75 te+5 cel mult 75 Uscat 22...26 nu se normează te+5 nu se normează Control 16...18 idem te+3 idem Apretat 20...25 idem te+5 idem Imprimat 18...22 idem te+3 idem Ajustat 16...18 idem te+5 idem

Observaţii: 1. Limitele superioare de umiditate se recomandă a fi combinate cu limitele inferioare de

temperatură. 2. În coloanele de temperatură, valorile te + 3 şi te + 5 înseamnă că temperatura interioară a

aerului în zona de lucru nu poate depăşi temperatura exterioară a aerului cu peste 3o C sau 5o C; aceste valori reprezintă limita superioară de temperatură pentru perioada de vară, în cazul încăperilor ventilate mecanic.

3. Temperatura te este temperatura exterioară maximă pentru ventilare mecanică/naturală (te = tmedie lunară + Az) (vezi § X.6.1.5).

Pentru asigurarea parametrilor microclimatului interior pe durata întregului an,

în secţiile de fabricaţie sunt necesare instalaţii de ventilare şi climatizare, fără de care desfăşurarea proceselor de producţie nu este posibilă. Hotărâtoare sunt materiile prime prelucrate şi treptele de prelucrare ale procesului tehnologic. Instalaţiile trebuie să asigure şi condiţiile igienice ale lucrătorilor. Pentru prevenirea îmbolnăvirilor profesionale (tusea lucrătorilor şi altele) se prevăd concomitent şi instalaţii de desprăfuire. Alături de acestea se prevăd şi instalaţii pentru aspirarea, transportul şi compactarea fibrelor. În figura X.6.106, este prezentată schema de principiu pentru un sistem convenţional de climatizare şi de desprăfuire, iar în figura X.6.107, un exemplu al unei instalaţii complete de climatizare şi desprăfuire, pentru o secţie de pregătire–filare realizată de firma germană LTG (Luft Technische Gesellschaft).

X.6.7.2. Funcţiile instalaţiilor tehnice de ventilare şi climatizare din industria textilă

Funcţiile instalaţiilor de ventilare şi climatizare sunt cele de combatere a factorilor nocivi din industria textilă: praful, umiditatea relativă ridicată, temperatura ridicată, gazele toxice şi vaporii toxici.


Fig. X.6.106. Schema de principiu a unei instalaţii de climatizare şi desprăfuire pentru o secţie de producţie:

VI, VE – ventilator de introducere, de evacuare; FT – filtru cu tambur (rotitor) pe circuitul de aspirare; BI – baterie de încălzire; CU – cameră de umidificare pentru răcire adiabatică; VTR – ventil termoregulator; PC – pompă de circulaţie; CRI,E,R – clapetă de reglaj pe aerul

introdus, evacuat, recirculat; C – separator de praf; V – ventilator pe circuitul de desprăfuire; CL – gură de aspirare locală de la maşini; M – maşină, T – termostat pentru reglarea temperaturii aerului interior; H – higrostat pentru reglarea umidităţii relative a

aerului interior; PA – priză de aer proaspăt; GE – gură de evacuare a aerului viciat.

Fig. X.6.107. Schema unei instalaţii tehnice de climatizare şi desprăfuire într-o secţie de pregătire-ţesut (LTG):

A – cardare, 70 000 m3/h; B – curăţătorie, 40 000 m3/h; C – depozit baloturi, destrămare, 20 000 m3/h; D – instalaţia de climatizare, 130 000 m3/h; E – instalaţia de evacuare, 130 000 m3/h; F – separarea prafului

şi brichetarea; G – separarea fibrelor şi depozitarea; 1 – filtru cu tambur rotitor; 2 – exhaustor; 3 – clapetă aer recirculat; 4 – clapetă aer evacuat în exterior; 5 –

clapetă de reglare pe aerul exterior; 6 – cameră de umidificare; 7 – clapetă; 8 – clapetă de by-pass şi baterie de încălzire; 9 – ventilator de introducere; 10 – instalaţie de brichetare; 11 – separator de praf; 12 –

compactor de fibre care se aruncă; 13 – compactor pentru fibre recuperabile; 14 – compactor pentru deşeuri de la pieptănat; 15 – compactor pentru aspirarea de la maşina de filat; 16 – compactor pentru curăţitorul

rulant; 17 – presă de baloturi; 18 – prefiltru; 19 – aer cu praf şi fibre de la maşină; 20 – transport intermediar de aer evacuat; 21 – aer amestecat 19 şi 20; 22 – aer evacuat şi deşeuri; 23 – aer recirculat de la depunerile

de praf şi fibre; 24 – fibre refolosibile; 25 – aer refulat în secţie.


X.6.7.2.1. Praful

În industria textilă praful se formează în special în primele etape de prelucrare a materiilor prime, respectiv la destrămarea, baterea şi cardarea bumbacului, la sortarea, destrămarea şi curăţirea lânii, la pieptănarea fibrelor liberiene etc. Praful din industria textilă este de origine organică, minerală şi chimică (artificială).

Praful organic este: – praf vegetal – de bumbac, in, cânepă, iută, lemn, seminţe; – praf animal – de lână, mătase naturală; – praf sintetic – fibre chimice. Praful mineral este format din particule fine de nisip şi pământ care pătrund în masa

de fibre în timpul recoltării şi transportării, din particule de metale şi altele. Praful chimic este format din particule fine de coloranţi care se obţin la prelucrarea

fibrelor sau firelor vopsite. De asemenea, în ţesătorii şi secţii de apretură se întâlneşte praful de încleiat care

reprezintă un amestec de amidon cu substanţe grase. Concentraţia şi compoziţia prafului textil sunt diferite în diversele subramuri ale

industriei textile şi variază în limite largi, la diferitele etape de prelucrare a materiei prime. Concentraţia cea mai mare de praf se întâlneşte în secţiile de prelucrare primară a bumbacului şi a fibrelor liberiene şi, în special, în secţiile de prelucrare a deşeurilor.

Praful textil nu este toxic, însă la concentraţii ridicate şi la o acţiune de durată dăunează sănătăţii lucrătorilor, provocând o iritaţie locală a căilor respiratorii, plămânilor şi mucoaselor oculare şi a pielii. Cercetări mai recente au arătat că praful de bumbac, cu dimensiuni mai mici de 5 µm, poate pătrunde prin mucoasele plămânilor şi pun viaţa lucrătorilor în pericol. Concentraţiile limită ale prafului din aerul zonei de lucru a încăperilor industriei textile sunt indicate în tabelul X.6.22.

X.6.7.2.2. Temperatura ridicată

În unele secţii de producţie din industria textilă, vara, din cauza degajărilor de căldură de la utilajele şi echipamentele de producţie, de la lucrători şi a aporturilor de căldură din exterior prin pereţi, plafoane, ferestre şi luminatoare, se obţin temperaturi interioare ridicate, care, în lipsa unei ventilaţii sau climatizări corespunzătoare, pot atinge valori de 380 C sau mai mult. Acest fapt este valabil în special în cazul folosirii maşinilor care lucrează cu viteze ridicate, al maşinilor cu gabarit redus sau al amplasării dese a utilajelor (maşini de filat, maşini de răsucit etc.). În tabelele X.6.23 şi X.6.24 sunt date sarcinile termice specifice (sarcinile specifice de răcire), suma aporturilor de căldură din exterior prin pereţi, planşee, ferestre şi luminatoare şi a degajărilor interioare (de la utilaje, oameni, iluminat) pentru diferitele secţii din industria textilă, iar în tabelul X.6.25, sarcinile termice specifice reprezentând degajările de la maşini.

Limitele de variaţie ale temperaturii aerului interior în sezoanele cald şi rece ţinând seama de umidităţile relative ale aerului, diferite de la secţie la secţie, trebuie să respecte valorile recomandate în tabelul X.6.26

X.6.7.2.3. Umiditatea relativă ridicată

Rezistenţele şi elasticităţile ridicate ale firelor textile se obţin printr-o creştere a umidităţii relative a aerului din secţiile de producţie, respectiv prin procese de umidificare suplimentară a aerului. Prin aceasta au loc mai puţine ruperi ale firelor şi se produce mai puţin praf în secţii.

Tabelul X.6.22

Concentraţiile maxime admisibile de praf în fabrici

Ramura industrială Secţia Concentraţia maximă admisă

de praf, în mg/m3 Ramura

industrială Secţia Concentraţia maximă admisă de praf, în mg/m3

Bumbac

Destrămare Bataj Carde Pieptănat Flyere Maşini cu inele Bobinat, urzit Războaie Control (maşini de metrat)

7-10 5-7 6-7 4

3-4 3-4 3-4 5-6 10

Lână cardată

Sortare Destrămare Amestecare (cu uleiuri) Sortimente de carde Războaie Curăţirea şi ascuţirea garniturii (în încăperi separate) Prelucrarea deşeurilor (lupi, maşini de scurtat etc.).

8 5 4 3 2

6

7

In

Pieptănare Maşini de pieptănat Carde Curăţat deşeuri Laminoare, piuitoare Flyere Maşini de filat la uscat Războaie

8-10 6-8 6-10 10 4-5 4-5 4-5 3-4

Lână pieptănată

Sortare Destrămare Amestecare Carde Pieptănat Flyere Maşini de filat Războaie

6 5 4 4 3 2 2 2

Observaţii: Valorile minime se aplică în cazul prelucrării unai materii prime de calitate superioară, iar cele maxime, în cazul prelucrării unor sorturi şi calităţi

inferioare. Concentraţia admisibilă de pulberi totale de bumbac, in, cânepă, iută, sisal (după Normele generale de protecţie a muncii – ed. 1996): – în filaturi: 2 mg/m3; – în celelalte secţii : 4 mg/m3.


Tabelul X.6.23

Valori orientative pentru sarcina specifică de răcire şi numărul orar de schimburi de aer în filaturile moderne de bumbac

Secţia Sarcina de răcire* [W/m2]

Umiditatea relativă [%]

Debitul specific de aer [m3/h, m2]

Înălţimea încăperii

[m]

Numărul orar de schimburi de aer [1/h]

Curăţare/Destrămare 100-150 50-60 24-51 5,0-6,0 5-10 Carde 200-250 50-55 48-71 4,0-4,5 10-20 Laminoare 150-250 50-55 36-71 4,0-4,5 10-20 Pieptănat 150-200 42-52 34-51 4,0-4,5 10-15 Flyere 180-220 50-55 44-62 4,0-4,5 10-15 Maşini de filat cu inele 350-450 40-45 66-45 4,0-4,5 15-25 Maşini de răsucit 200-250 55-60 57-86 4,0-4,5 15-20 Bobinat 200-250 65-70 85-134 4,0-4,5 20-35 Bobinat (maşini cuplate) 180-220 50-55 44-62 4,0-4,5 10-15

* Sarcina specifică de răcire reprezintă suma degajărilor de căldură de la utilaje, oameni etc. şi a aporturilor de căldură raportate la 1 m2 de pardoseală.

Tabelul X.6.24

Valori orientative pentru sarcina specifică de răcire şi numărul orar de schimburi

de aer în ţesătorii pentru sistemul de climatizare convenţional

Tipul maşinii Sarcina de

răcire [W/m2]

Umiditate relativă

[%]

Debitul specific de aer

[m3/h, m2]

Înălţimea încăperii

[m]

Numărul orar de schimburi de aer [1/h]

Maşină cu aer – 2,8 kW/maşină 75-150 75-80 51-130 4,0-4,5 10-35 Maşină de ţesut – 4,0 kW/maşină 75-150 75-80 51-130 4,0-4,5 10-35 Graifer – 6,0 kW/maşină 125-175 75-80 85-152 4,0-4,5 20-40

Tabelul X.6.25

Sarcina termică specifică în diferitele secţii din industria textilă

Ramura industrială Secţia Sarcina termică

specifică [W/m3]

1 2 3

Bumbac

Destrămare Destrămare, cu maşini pentru curăţire

suplimentară Batere cu sistem dublu de batere Batere cu sistem unic Carde Preparaţie

10

15 25 32 12 15



1 2 3

Maşini cu inele Maşini cu inele de mare viteză cu

pneumafil Maşini de răsucit Bobinat, urzit Încleiat* Războaie Albit Uscat* Imprimat Uscătoarele maşinilor de imprimat şi

vaporizatoare* Vopsit*

32 45 38 8

45 20 10 45 25

90 45

In

Maşini de pieptănat Carde Preparaţie Maşini de filat la uscat Maşini de filat la uscat, de mare viteză Maşini de filat umed (cu baie caldă*) Bobinat urzit Încleiat* Canetat Războaie

10 10 28 25 5

45 8

45 15 24

Filatură de lână cardată

Preparaţie Sortimente de carde Maşini de filat

15 20 20

Filatură de lână pieptănată

Pieptănat Flyere Maşini de filat Maşini de filat de mare viteză Maşini de răsucit

18 20 25 38 25

Ţesătorie şi finisaj de lână

Războaie Vopsit* Apretat uscat Apretat umed*

15 45 20 25

Mătase

Depănat Dublat, răsucit Dublat, răsucit la mare viteză Războaie

5-8 13-15 25-32 10-15

* S-a inclus şi căldura tehnologică introdusă prin abur.

Observaţii: – datele pentru finisajele de in şi mătase sunt identice cu cele pentru bumbac; – înălţimea medie a încăperilor este considerată 4,0-4,5 m; – sarcina termică specifică se referă la degajările de căldură ale utilajelor.


Tabelul X.6.26

Microclimatul la locurile de muncă

A. Limite termice minime

Nivelul degajării de căldură prin efort fizic [W]

Temperatura la globtermometru* [oC]

Viteza maximă de mişcare a aerului [m/s]

până la 140 18 0,2 141 – 205 16 0,3 206 – 350 15 0,4 peste 350 12 0,5

B. Limite termice maxime

Umiditatea relativă a

aerului [%]

Degajare de căldură prin efort fizic, în W până la 140 141-205 206-350 peste 350

Temperatura la globtermometru*, în oC

20 41 39 37 34 30 39 37 35 32 40 37 35 33 30 50 35 33 32 29 60 34 32 30 28 70 33 31 29 27 80 32 30 28 26

peste 80 31 29 27 25

* În cazul în care nu sunt radiaţii calorice şi temperatura pereţilor şi a altor suprafeţe din încăpere nu prezintă diferenţe mari faţă de temperatura aerului, se poate utiliza, în lipsa globtermometrului, temperatura la termometrul uscat al unui psihrometru Assman. În zonele climatice din ţara noastră, umidificarea aerului se realizează cu ajutorul

camerelor de pulverizare (de umidificare) intercalate pe circuitul de introducere a aerului în încăperi, în care are loc un proces de umidificare adiabatică prin pomparea apei în circuit închis (a se vedea subcap. X.6.3.6). În procesul de umidificare adiabatică temperatura aerului scade, iar conţinutul de umiditate creşte. În Câmpia Dunării din cauza temperaturilor exterioare tot mai ridicate în timpul verii (până la 40 oC), va fi necesară, în afară de umidificarea adialatică, şi folosirea instalaţiilor de răcire, utilizând maşini frigorifice pentru a putea asigura temperaturile interioare recomandate.

Umiditatea relativă a aerului din secţiile de producţie poate fi determinată cu ajutorul unui psihrometru (care măsoară temperatura uscată şi umedă a aerului). Umiditatea relativă poate fi determinată pe baza temperaturii uscate şi umede, cu ajutorul tabelelor psihrometrice sau a diagramei h-x (vezi subcap. X.6.1.2), dar poate fi determinată şi cu ajutorul aparatelor care indică direct umiditatea relativă.

Umiditatea relativă ridicată necesită adoptarea unor valori de temperatură mai scăzute pentru a nu solicita excesiv sistemul termoregulator al organismului uman (tabelul X.6.26).


X.6.7.2.4. Gazele şi vaporii toxici

În industria textilă, degajările de vapori şi gaze toxice au loc în special în secţiile de finisaj, unde ţesăturile sunt supuse acţiunii diferitelor substanţe chimice. De asemenea aceste degajări au loc în secţiile de încleiat, gazat, tors şi răsucit la umed, la prepararea coloranţilor de anilină etc. Principalele gaze şi vapori sunt:

– anhidrida sulfuroasă (gazul de sulf) (SO2) – se degajă la prepararea coloranţilor indantren, la vopsirea cu coloranţi de cadă, precum şi în cazul vopsirii cu coloranţi de sulf;

– anilina (C6H5NH2) – se întrebuinţează pe scară largă în secţiile de vopsit şi imprimat. Anilina poate pătrunde în organism pe două căi: în stare de vapori ajunge în plămâni, de unde este preluată de sânge şi răspândită în tot corpul; sub formă de lichid pătrunde prin tegumentele şi mucoasele corpului în organism. În cazul utilizării anilinei este necesară carcasarea completă a maşinilor şi mecanizarea proceselor de preparare a soluţiilor de anilină;

– clorul (Cl) – se degajă în secţiile de albit, la albirea ţesăturilor şi la prepararea soluţiilor de albit (hipocloriţilor);

– hidrogenul sulfurat (H2S) – se degajă la vopsirea cu coloranţi de sulf şi în procesele de preparare a coloranţilor de sulf; se degajă în aerul încăperilor împreună cu anhidrida sulfuroasă şi cu combinaţiile organice ale sulfului. Cantităţi mari de hidrogen sulfurat se degajă la fabricarea fibrelor sintetice;

– oxidul de carbon (CO) – este un produs al arderilor incomplete, care se degajă în cantităţi mari la gazarea firelor şi la prelucrarea ţesăturilor în maşinile de pârlit;

– oxizii de azot (NO şi NO2) – se degajă în special în procesul de preparare a coloranţilor diazo, prin descompunerea nitritului de sodiu. În cantităţi mici, oxizii de azot se degajă în însuşi procesul de vopsire;

– sulfura de carbon (CS2) – se întrebuinţează pentru dizolvarea grăsimilor şi a altor substanţe greu solubile (sulf, fosfor etc.). Sulfura de carbon se degajă în mari cantităţi la fabricarea viscozei unde se întrebuinţează pentru dizolvarea alcalicelulozei;

– vaporii acidului cianhidric (HCN) – se degajă împreună cu vaporii de anilină, la vopsirea cu negru de anilină.

În tabelul X.6.27 sunt date concentraţiile maxime admisibile ale vaporilor şi gazelor toxice întrebuinţate în industria textilă.

Tabelul X.6.27

Concentraţii admisibile de substanţe toxice în atmosfera zonei de muncă

Denumirea substanţei Concentraţia admisibilă [mg/m3]

medie de vârf 1 2 3

Acetat de amil şi izoamil 300 500 Acetat de benzil 50 80 Acetat de butil şi izobutil 300 400 Acetat de etil 400 500 Acetat de metil 200 600 Acetat de propil şi izopropil 400 600 Acetonă 200 500 Acid cianhidric P 0,3 1 Acid clorhidric – 5



1 2 3 Acid fluorhidric 0,5 1 Acid sulfuric şi anhidridă sulfurică 0,5 1 Acroleină 0,3 0,5 Alcool alilic P 3 6 Alcool amilic şi izoamilic 100 200 Alcool butilic şi izobutilic 100 200 Alcool decilic 100 200 Alcooli dioxanici 100 150 Alcool etilic 500 1000 Alcool furfurilic 50 100 Alcool metilic P 260 300 Alcool nonilic 150 250 Alcool octilic şi izooctilic P 150 250 Alcool propilic şi izopropilic P 200 500 Amoniac 15 30 Anilină P 3 5 Benzen C P 15 30 Benzidină C P – Fp Benzine (carburanţi) 300 500 Benzoat de etil 200 300 Benzoxalonă 20 50 Clor – 1 Cromat de zinc C 0,01 – Decalină (decahidro-naftalină) 100 200 Eter diclor – dietilic 2,2 P 40 60 Eter etilic 300 800 Etilbenzen 200 300 Etil toluen 300 400 Feno P 5 10 Hidrocarburi alifatice (white spirit, solvent nafta, ligroină, motorină)

700 1000

Hidrogen sulfurat 10 15 β-naftilamină C P – Fp

α-naftol 2,5 3 p-nitroanilină P 3 5 p-nitroanisol 5 10 Nitrobenzen P 4 6 Nitrobutan 50 75 Nitroetan 100 150 Nitroetilbenzen P 15 20 Oxid de carbon 20 30 Oxid de zinc (fumuri) 5 10 Oxizi de azot (exprimaţi în NO2) 5 8 Plumb şi compuşi (în afară de Pb5) 0,05 0,10 Solvent nafta (gudron de huilă) P 100 200



1 2 3 Sulfură de plumb 0,5 1,5 Terebentină (esenţă de) P 400 500 Tetraclorură de carbon pC P 30 50 Tetralină (tetrahidronaftalină) 100 200 Tiotriclorură de fosfor – 5 Toluen 100 200 o-toluidină pC P 3 5 p-toluidină pC P 3 5 Tricloretilenă 100 150 Trietilen-glicol 700 1000 Trinitrotoluen (TNT) 0,5 1 Ulei polidimetil–siloxanic P 200 300 Vinil toluen 300 400 Xilen 200 300 Xilidină P 1 2

Notă: P – (piele) poate pătrunde în organism prin tegumentele şi mucoasele intacte: C – cancerigenă; pC – proces tehnologic cu risc cancerigen; Fp – foarte periculoasă (au acţiune cancerigenă).

X.6.7.3. Sisteme tehnice de ventilare şi climatizare

X.6.7.3.1. Instalaţii convenţionale de climatizare

Schema de principiu a unei astfel de instalaţii a fost prezentată în figura X.6.106. Aerul tratat (preparat) cu o astfel de centrală este refulat (introdus) în secţiile de producţie în mai multe feluri (fig. X.6.108):

– refularea ,,pasivă” a aerului în partea superioară a halei, cu viteză mică în direcţie orizontală. Aducerea aerului se face prin canale amplasate între planşee, uneori prin grinzi – canale pozate în doliile şedurilor sau prin canale din tablă suspendate de tavan sau de grinzile şedurilor. Refularea aerului se face prin grile rectangulare cu dublă deflecţie, prevăzute şi cu jaluzele pentru reglarea debitului de aer, amplasate în plafonul fals sau în pereţii laterali ai grinzilor-canal sau pe canalele aparente din tablă. Aerul refulat, fiind mai rece decât aerul din încăpere, coboară lent în zona de lucru şi nu creează curenţi supărători, care ar putea dăuna sănătăţii oamenilor. Evacuarea aerului din încăpere se face pe cale mecanică sau pe cale naturală, prin ferestre, deflectoare sau luminatoare amplasate la partea superioară. În cazul recirculării aerului, evacuarea acestuia din încăpere se face în anumite locuri prin intermediul unor guri (grile) de aer amplasate pe tubulatura de ventilare. Dezavantajul acestui sistem constă în faptul că aerul, înainte de a ajunge în zona de lucru, parcurge un drum lung şi o parte a acestuia, se elimină prin ferestre şi luminatoare. Acest sistem se utilizează în special în filaturi.

– refularea ,,activă” a aerului la partea superioară a încăperii, prin grile sub formă de fante direct spre locul de muncă. Jetul de aer de tip fantă (cu lăţime de 30-80 mm)


coboară direct (pe drumul cel mai scurt) spre culoarul dintre maşini, în zona de lucru. În acest caz, axele longitudinale ale fantelor trebuie să coincidă cu axele longitudinale ale culoarelor dintre maşini. În cazul în care grilele de refulare au altă formă şi nu acoperă întreaga lungime a maşinii, se întrebuinţează ecrane, ştuţuri de refulare, palete de dirijare etc., care permit realizarea unui jet de aer îngust. Evacuarea aerului din încăpere se face ca în cazul precedent. Pentru a se asigura însă o circulaţie dirijată şi controlată a aerului în încăpere, se recomandă ca evacuarea aerului să se facă prin pardoseală, pe sub maşini (fig. X.6.108,a).

Fig. X.6.108. Introducerea aerului în încăperile de producţie: a – sistem de ventilare convenţională cu guri de aer în plafon şi aspirarea aerului prin pardoseală; b – introducerea aerului de jos în sus la sistemul de climatizare a

zonei de lucru (CONDIFIL, Sulzer); c – introducerea aerului după sistemul mixt de climatizare (CONDIFIL–MIX, Sulzer).

Acest sistem de evacuare este avantajos şi prin faptul că aerul aspirat nu mai circulă

prin încăpere şi se elimină în acest fel turbionarea aerului şi împrăştierea prafului, scamelor şi fibrelor.

X.6.7.3.2. Climatizarea zonei de lucru

Pentru a stăpâni mai bine mişcarea aerului în încăperile de producţie şi a menţine cheltuielile de exploatare în anumite limite, este recomandabilă utilizarea climatizării zonei de muncă. În figura X.6.108,b este prezentat sistemul CONDIFIL conceput de firma Sulzer. Introducerea aerului are loc direct în zona de lucru a maşinii. Aerul este refulat de jos în sus, prin pardoseală, direct în maşină. La acest sistem, degajarea de căldură prin iluminat şi aporturile de căldură au o influenţă limitată asupra debitului de aer de ventilare a cărui determinare se face pe baza bilanţurilor termic şi de umiditate ale zonei de lucru. Bilanţurile zonei de lucru reprezintă doar 40-45% din valoarea bilanţurilor întregii încăperi. Prin introducerea aerului pe sub maşină, cea mai mare parte din degajarea de căldură a acesteia este antrenată spre partea superioară a încăperii, fără a mai afecta vizibil zona de lucru. În felul acesta, faţă de sistemul convenţional, debitul de aer de ventilare se reduce la 50-55%. Debitul de aer pentru ventilare depinde de puterea instalată a maşinii, de iluminat (cota radiantă), de aporturile de căldură din exterior (numai căldura radiantă) şi de umiditatea relativă a aerului din interior. Mărimea debitului de aer poate fi determinată cu ajutorul nomogramei din figura X.6.109


Fig. X.6.109. Valori orientative pentru debitul de aer al instalaţiilor de climatizare a zonei de lucru.

Sistemul conduce la economii importante, atât ca investiţie cât şi ca exploatare. Un

debit de aer mai mic iese din grila de refulare (amplasată în pardoseală) direct de sub maşină. Drumul spre zona de lucru este foarte scurt. Printr-o uşoară creştere a temperaturii în zona maşinii creşte şi umiditatea aerului la valoarea cerută, în mod automat. Aspirarea aerului în zona plafonului se face cu un conţinut de căldură mai mare decât la sistemul tradiţional, deoarece în drumul său aerul evacuat preia căldura degajată în afara zonei de lucru. Deoarece refularea aerului se face pe toată lungimea şi lăţimea maşinii, şi umiditatea relativă a aerului va fi uniformă pe întreaga zonă de lucru.

Pe lângă avantajele semnalate: economie la investiţie, la exploatare, spaţiu pentru maşini şi o îmbunătăţire a calităţii produselor fabricate, există şi un dezavantaj: acumularea de praf la nivelul pardoselii şi necesitatea curăţirii.

X.6.7.3.3. Sistem de climatizare mixt

Pentru lărgirea domeniului de utilizare a climatizării maşinilor s-a folosit o combinare între sistemul convenţional de climatizare şi sistemul de climatizare a zonei de lucru. În acest caz, o parte din aerul de introducere se refulează direct în încăpere (la partea superioară), în timp ce cealaltă parte este introdusă pe sub maşină, direct în zona de lucru. Prin acest sistem combinat rezultă o micşorare a debitului de aer cu cca 35% faţă de sistemul convenţional de climatizare. Vor exista două centrale separate de tratare a aerului (una pentru introducere, sus, în încăpere, şi a doua, pentru refularea aerului sub maşini) şi un sistem unic de evacuare. Refularea aerului sub maşini cu acest sistem asigură menţinerea constantă a umidităţii aerului în zona maşinilor. Debitul de aer refulat în încăpere (la partea superioară) este variabil. Raportul debitelor „jos-sus” este de 1 : 9. Acest sistem este prezentat în figura X.6.108,c. Sistemul prezintă avantajul realizării a două umidităţi relative diferite: una, în zona maşinilor, cu ajutorul aerului refulat de sub maşini; a doua, în restul încăperii, cu


ajutorul aerului refulat la partea superioară. Alt avantaj este acela al evacuării aerului prin grile amplasate în pardoseală, prin care se elimină posibilitatea acumulării prafului la partea inferioară a încăperii.

Sistemul se pretează în special retehnologizării unităţilor existente (filaturi, ţesătorii).

X.6.7.3.4. Componente speciale pentru ventilarea din domeniul textil1

Pentru filtrarea aerului aspirat din încăperi, cu un conţinut mare de praf, fibre, scamă, se utilizează în industria textilă filtre care au fost concepute pentru separarea automată a impurităţilor şi care folosesc diferite materiale de filtrare.

Filtru cu tambur rotativ. Un tambur care se roteşte poate fi realizat din diverse ţesături (împâslituri) ca medii de filtrare. Materialul din care este confecţionat filtrul este în funcţie de materia primă ce se prelucrează (bumbac, lână, in, cânepă, fibre sintetice). Ventilatorul de evacuare (exhaustorul) se montează în sensul de mişcare a curentului de aer după filtru (fig. X.6.106). Mediul de filtrare înconjoară toba filtrului. Fibrele şi praful se găsesc în afara tamburului. Un conector în legătură cu un micromanometru diferenţial asigură procesul de curăţire (separare a fibrelor şi prafului). La atingerea unei diferenţe de presiune prestabilite, în mod automat, sunt acţionate rotirea tamburului, deplasarea duzei şi pornirea ventilatorului de aspirare. Fibrele reţinute pot fi pregătite şi refolosite. În filaturi există suplimentar şi separatoare de fibre pentru reţinerea prafului şi fibrelor (fig. X.6.107). Schema de principiu a unui filtru rotativ este prezentată în figura X.6.110. Viteza medie în suprafaţa de filtrare este de 0,5-1 m/s, iar pierderea de sarcină după mediul de filtrare este de 50-500 Pa. Debitul de aer al exhaustorului se consideră 15-30 m3/hm2 suprafaţă de filtrare. Filtrele cu tambur pot fi de asemenea cu tambur fix şi cu duză aspiratoare rotitoare, cu mişcarea aerului de la interior spre exterior.

Fig. X.6.110. Separator de praf rotativ cu acţionare automată (Sulzer): 1 – camera filtrului; 2 – camera pentru unitatea de colectare a prafului;

3 – canal de aspirare a aerului supus filtrării; 4 – filtru cu tambur; 5 – antrenarea tamburului; 6 – ventilator de evacuare a aerului curăţit; 7 – duză mobilă; 8 – orificiu în perete; 9 – filtru (separator) de praf;

10 – exhaustor; 11 – sac pentru colectarea prafului.

Filtru cu panouri. Filtrul cu tambur necesită spaţiu relativ mare. Acest dezavantaj poate fi înlăturat prin utilizarea unui filtru cu panouri. Suprafeţele de filtrare se aşază în formă de U şi sunt aspirate cu ajutorul unui cadru mobil prevăzut cu duze. Un comutator acţionează aspirarea pe baza diferenţei de presiune. Un asemenea filtru este prezentat în figura X.6.111.

1 După Recknagel, Sprenger, Schramek, Taschenbuch für Heizung, Lüftung und Klimatechnik, 2002.


Fig. X.6.111. Filtru cu panouri pentru instalaţie de climatizare în domeniul textil cu aspirarea automată a prafului. Debitul de aer 20 000-200 000 m3/h; Pierderea de sarcină 150-300 Pa (Luwa)

(stânga – schema; dreapta – vedere).

Filtru rotitor cu împâslitură. Modul de funcţionare este asemănător filtrelor de aspirare rotitoare, însă acesta nu lucrează cu un dispozitiv de absorbţie. De pe o rolă materialul filtrant uscat (împâslitură) curat se derulează şi se înfăşoară pe tambur. Pe o rolă opusă se înfăşoară materialul filtrant uzat încărcat cu praf, ulei, materiale de lipire etc. Un comutator acţionează tamburul pe baza diferenţei de presiune (fig. X.6.112).

Camere de umidificare. Pentru umidificarea şi ajutarea curăţirii aerului se folosesc mai ales camere de pulverizare (umidificare). (Pentru detalii, a se vedea subcap. X.6.3.6). Camerele de umidificare conţin filtre de apă rotitoare, statice sau automate, pentru reţinerea şi îndepărtarea resturilor de fire.

Curăţitoare mobile. Dispozitive de eliminare şi aspirare (numite curăţitoare mobile) amplasate deasupra maşinilor textile preiau praful şi scamele depuse în unghiurile moarte ale maşinilor (fig. X.6.113). Praful suflat trebuie aspirat de instalaţia de climatizare prin intermediul canalelor de sub pardoseală, pentru a se elimina curăţirea manuală.

Compactor de fibre, presă de baloturi. Fibrele aspirate, dacă nu sunt reintroduse în procesul de producţie, sunt presate cu ajutorul unor compactoare şi sunt transportate la siloz. În caz contrar, fibrele presate se presează mai departe în baloturi (fig. X.6.114).

Presa de brichetare. Praful aspirat de la filtrul cu tambur rotativ sau de la filtrul cu panouri este reţinut în filtre din ţesătură, de exemplu, cu aer comprimat. Praful scos afară este pus în saci sau presat în brichete pentru ardere nepoluantă (fig. X.6.107, poziţia 10).

Fig. X..6.112. Filtru rotitor automat.

Suprafaţa tamburului este îmbrăcată cu un material de împâslitură regenerabilă care se derulează automat de pe o rolă şi se înfăşoară pe o a doua (Sulzer).


Fig. X.6.113. Dispozitiv mobil Fig. X.6.114. Compactor de fibre de aspirare,curăţitor mobil şi presă de baloturi (LTG). (Pneumablo, Luwa).

X.6.7.3.5. Instalaţii de supraumidificare

Aerul exterior şi aerul recirculat sunt amestecate într-un aparat compact, după care se umidifică adiabatic cu o cameră de pulverizare, cu un disc rotitor sau cu alte dispozitive. Lipsa unui separator de picături înlesneşte antrenarea unor picături fine de apă (sub formă de aerosoli) o dată cu aerul refulat, care se vor evapora în încăpere. Instalaţiile de supraumidificare au costuri mai mici decât instalaţiile convenţionale şi de asemenea debite de aer mai reduse. Gurile de introducere a aerului sunt prevăzute cu dispozitive de colectare a apei pentru a împiedica picurarea apei în încăpere. Aceste instalaţii nu îndeplinesc în totalitate cerinţele actuale: pot conduce la condensări în încăpere şi la depuneri de substanţe minerale conţinute în apa pulverizată şi de asemenea la corodarea unor suprafeţe metalice. Adesea, aerul care urmează să fie refulat, după ieşirea din canalul de introducere în încăpere, este supraumidificat cu ajutorul unor duze ce funcţionează cu apă şi aer comprimat şi care produc picături de apă, având dimensiunea 2-5 µm.

Neajunsurile instalaţiilor de supraumidificare cu apă ar putea fi înlăturate dacă s-ar folosi supraumidificarea prin injectarea de abur viu (cu echipamente corespunzătoare), direct în încăpere. Acest sistem însă este mult mai costisitor.

X.6.7.3.6. Instalaţii de desprăfuire

Instalaţiile de desprăfuire din industria textilă se prevăd pentru a elimina din sălile de lucru praful, fibrele căzute, scama, formate în procesul tehnologic, precum şi pentru curăţirea aerului aspirat din încăperile de producţie, care urmează fie a fi recirculat, fie a fi evacuat în atmosferă. Alcătuirea unei instalaţii de desprăfuire şi de transport pneumatic este prezentată în subcapitolele X.6.5.4 şi X.6.5.8.

În tabelul X.6.28 sunt indicate debitele de aer specifice aspirate local de la diferitele utilaje folosite în industria textilă.


În figurile X.6.106 şi X.6.107 se vede că alături de instalaţia de climatizare, în încăperi se găsesc şi instalaţii de desprăfuire. Debitele de aer ale acestor instalaţii de desprăfuire se stabilesc pe baza datelor furnizate de tehnologi şi de producătorii de echipamente textile sau, în lipsa acestora, pe baza valorilor orientative din tabelul X.6.28.

Tabelul X.6.28

Debitul de aer impurificat, aspirat local de la maşini

Ramura industrială Maşina Debitul de aer aspirat [m3/h]

Filatură de bumbac

Ladă alimentatoare amestecătoare Ladă de cap Separator de praf Destrămător orizontal Condensator Bătător pentru fiecare ventilator Wilow

800 1000-1200 1000-1200 3000-3500 3600-5000

2500 2000

Filatură de in

Cardă brută: – buncăr – ladă de alimentare – cilindru perietor – capul cardei – pânza de aşezare Maşină de pieptănat – pentru absorbţie pe sus – pentru absorbţie pe jos Maşină puitoare Laminor obişnuit (pentru 1 cap) – primul – al doilea – al treilea şi al patrulea Laminor de mare viteză (pentru 1 cap) Flyer (pentru 1 cap): – la prelucrarea fuiorului – la prelucrarea câlţilor

1200 500

1100 400 600

5000 3600 900

300-350 250-300 200-250

500

200 350

Filatură de lână

Maşină de curăţat lână – sub maşină – hotă deasupra debitării Lup de destrămare cu acţiune periodică Lup pentru zdrenţe

3500 900

2500 1000

Filatură de mătase

Maşină de tăiat gogoşi Maşină de rupt ştapel (mare) Maşină de rupt ştapel (mică) Cardă cu valţuri Lup de destrămare

3000 1200 600 800

4000

Finisaj

Maşină de periat Maşină de tuns (pentru 1 m liniar de cuţit) – tundere superioară – tundere inferioară Maşină de scămoşat

3200-4000

250 400

2500


Viteza aerului în conductele (canalelor) instalaţiilor de aspirare locală trebuie să asigure menţinerea în stare de plutire a prafului, scamei şi a fibrelor pentru ca acestea să nu se depună. În tabelul X.6.29 au fost indicate atât relaţiile de calcul ale vitezei de plutire vp, cât şi valori pentru câteva materiale. Viteza aerului în conductele de transport se adoptă în practică mai mare cu cel puţin 30% decât viteza de plutire a particulelor materiale. În tabelul X.6.30 sunt indicate valorile vitezei aerului, va, ce trebuie adoptate pentru instalaţiile de desprăfuire. Au fost precizate de asemenea diametrele minime ale conductelor ,pentru a se evita înfundarea acestora.

Tabelul X.6.29

Viteza de plutire a diferitelor materiale

Materialul Viteza de plutire, vp m/s Relaţii de calcul

Seminţe de in curăţate Puzderii de in Bumbac puf Seminţe de bumbac curăţate

5,2 6,5-7 6-13 9,5

vp = 5,2 d0,5 = 5,79 V 0,167 [m/s] d – diametrul mediu al particulei de

material [mm] V – volumul particulei de material [mm3]

Tabelul X.6.30

Viteze recomandabile ale aerului în conductele (canalele) instalaţiilor de desprăfuire

Felul conductei (canalului) Viteza aerului, va m/s

Diametrul minim al conductei (canalului), d

mm

Conductă de aspirare locală pentru praf fără fibre Transportul pneumatic al bumbacului destrămat Conductă de aspirare locală pentru in Conductă de aspirare locală pentru cânepă Conductă colectoare pentru in Conductă colectare pentru cânepă

8 – 10

10 – 12 13 – 14 14 – 15 15 – 16 16 – 17

100

200 130 140

peste 200 peste 200

Observaţie: Viteza aerului va a fost considerată cu peste 30% mai mare decât viteza de plutire vp a materialelor, pentru a se evita înfundarea conductelor.

Separatoarele de praf (numite şi filtre) folosite la curăţirea aerului de praf, scamă sau

fibre sunt elemente componente ale instalaţiilor de desprăfuire şi transport pneumatic şi au fost prezentate în subcapitolele X.6.3.5 şi X.6.7.3.4.

X.6.7.3.7. Instalaţii de desceţare

Instalaţiile de desceţare se prevăd la secţiile unde sunt degajări mari de căldură latentă (degajări de vapori de apă şi de căldură), în vederea evacuării căldurii şi vaporilor de apă în exces. Secţiile în care sunt necesare instalaţii de desceţare în industria textilă sunt cuprinse în tabelul X.6.31.


Tabelul X.6.31

Degajările de noxe şi sistemele de ventilare recomandate pentru secţiile de finisaj

Secţia Natura degajărilor nocive Sisteme de ventilare

Albitorie Vapori de apă, urme de clor şi acizi Ventilare generală + evacuare locală Mercerizare Vapori de apă, vapori de sodă

caustică Ventilare generală

Vopsitorie Căldură, vapori de apă Ventilare generală + locală Pregătire pentru imprimat

Căldură Ventilare generală

Uscătorie Căldură, vapori de apă Evacuare locală (se recomandă carcasarea uscătoarelor cu cilindri), duşuri de aer, ventilare generală

Spălătorie de lână Căldură, vapori de apă Ventilare generală + locală Apretare uscată Căldură, vapori de apă Ventilare generală Apretare umedă Vapori de apă, parţial căldură Ventilare generală Instalaţii auxiliare pentru finisaj

Căldură, vapori de apă, vapori ai substanţelor chimice utilizate

Ventilare generală + evacuare locală la instalaţiile care degajă vapori toxici (hipocloriţi, acizi etc.) precum şi la bucătăria de culori la operaţia de diazotare

Determinarea degajării de umiditate (vapori de apă) de pe suprafeţele deschise de

apă se poate face cu suficientă aproximaţie cu ajutorul tabelului X.6.32, iar a degajării de căldură de la utilajul tehnologic, folosind datele din tabelul X.6.33.

Tabelul X.6.32

Degajarea de umiditate (vapori de apă) de pe suprafeţele de apă ale băilor la o mişcare moderată a aerului şi o umiditate relativă a aerului din încăpere, φi = 70%, în kg/m2h

Temperatura băii, în oC

Temperatura aerului din încăpere, în oC Temperatura

băii, în oC

Tempertura aerului din încăpere, în oC

20 27 30 35 20 27 30 35 10 – – – – 60 5,8 5,7 4,8 5,2

20 0,23 – – – 70 9,5 9,3 9,1 8,8

30 0,84 0,55 0,20 – 80 14,7 14,5 14,3 14

40 1,87 1,57 1,4 1,11 90 22,1 21,7 21,6 21,4

50 3,45 3,35 2,74 2,74 95 26,9 26,3 26,3 26

Degajarea de umiditate Gv1 la evaporarea apei de pe suprafaţa pardoselii (în cazul

unui proces adiabatic şi al temperaturii apei de pe pardoseală, apropiată de temperatura după termometrul umed din aerul înconjurător) se calculează cu relaţia:

Gv1 = 0,006 (ti – t’i)Fpard [kg/h]

în care: ti, t’i reprezintă temperatura aerului din încăpere după termometrul uscat, respectiv umed, în oC; Fpard – suprafaţa umedă a pardoselii, în m2.


Tabelul X.6.33

Degajarea specifică de căldură de la utilajele tehnologice

Denumirea utilajului Degajarea specifică

de căldură, q Wh/kg umiditate

Denumirea utilajului Degajarea specifică

de căldură, q Wh/kg umiditate

Maşini şi aparate cu suprafaţă metalică redusă: jighere cu role, căzi de vopsit fire, de spălat, haşpele, agregate de albire continuă, maşini de fixat

815-850 Aparate de vopsit continuu Maşini de mercerizat Uscătoare cu tambure şi maşini de încleiat Uscătoare cu aer cald

850-885 875-930

840-875 930-1000

Degajarea de umiditate Gvz de la diferite uscătoare (cu excepţia celor cu tambure) se

poate face utilizând relaţia:

2 100i f

v mf

G Gϕ −ϕ

=+ ϕ

[kg/h]

în care: Gm este greutatea materialului după uscare, în kg/h (egală cu producţia uscătorului); , i fϕ ϕ – umiditatea materialului iniţială (înainte de uscare), respectiv finală (după uscare),

în % faţă de greutatea absolut uscată. În cazul uscătoarelor cu tambur, degajarea de umiditate Gv3 se determină cu ajutorul

relaţiei:

3 4100

i fv m

fG G n

ϕ −ϕ= +

+ ϕ [kg/h]

în care: 4 este o mărime empirică, în kg/h, care exprimă degajarea de umiditate de la aburirea presetupelor şi a supapelor de siguranţă de la un tambur; n – numărul de tambure de uscare.

Valoarea degajărilor de căldură de la maşinile din secţiile de prelucrare la umed (maşini care degajă atât căldură cât şi umiditate) se poate determina cu relaţia:

Q = qGv [W]

în care: Gv este degajarea de umiditate (vapori de apă) a maşinii, în kg/h; q – degajarea de căldură specifică a maşinii, în Wh/kg umiditate, conform tabelului X.6.33.

Degajarea de umiditate în secţiile de finisare se poate face pe baza unor formule empirice folosite în practica uzuală.

● Jigher cu role, pentru: – Ţesături late, cu suprafaţa de evaporare F = 3 m2:

Gv = 0,003185 ps (v + 105) – 0,054 (v + 75,3) [kg/h]

– Ţesături înguste, cu suprafaţa de evaporare F = 2 m2:

Gv = 0,002119 ps (v + 105) – 0,036 (v + 75,3) [kg/h]

în care: Gv este degajarea de umiditate (vapori de apă), în kg/h; ps – presiunea parţială a vaporilor de apă la temperatura flotei şi la o saturaţie totală, în mbar; v – viteza de mişcare a ţesăturii, în m/min.


● Aparat continuu sau maşină de mercerizat (fără lanţ): Gv = 0,0532 [F1 (ps1 – pv) + F2 (ps2 – pv) +... + Fn (psn – pv)]C [kg/h])

unde: F1, F2, ... Fn reprezintă suprafeţele flotei în diversele băi, în m2; pv – presiunea parţială a vaporilor de apă din aerul înconjurător, în mbar: ps1, psz, ... psn – presiunea de saturaţie a vaporilor de apă, corespunzătoare temperaturii flotei în diferite băi, în mbar; C = 1,3 + 0,85 Ft/F – coeficientul de corecţie pentru suprafaţa efectivă de evaporare; Ft – suprafaţa ţesăturii deasupra flotei (luate de o singură parte), în m2; F – suprafaţa totală de evaporare a flotei în baie, în m2.

● Aparat pentru spălarea lânii: Gv = 0,0692 [F1 (ps1 – pv) + F2 (ps2 – pv) + ... + Fn (psn – pv)] [kg/h] ● Aparat pentru vopsirea lânii, cu circulaţia flotei (F = 2,8 m2):

Gv = 0,2234 (ps – pv) = 0,0798 (ps – pv) [kg/h] ● Căzi pentru vopsit şi spălat ţesături sub formă de funie:

Gv = 0,12·10–3·n0,57·t3 [kg/h] unde: n este numărul de funii din cadă; t – temperatura băii, în oC.

● Maşină de fixat pentru prelucrarea ţesăturilor din lână în lăţime (F = 4,5 m2):

Gv = 0,9044 (ps – pv) = 0,2·F (ps – pv) [kg/h]

● Cadă de vopsit fire (F = 2,2 m2):

Gv = 0,133 (ps – pv) = 0,0605·F (ps – pv) [kg/h]

Calculul detaliat al instalaţiilor de desceţare este prezentat în subcapitolul X.6.5.3.

X.6.8. Reglarea instalaţiilor de ventilare şi climatizare

X.6.8.1. Probleme generale

Instalaţiile de reglare automată, aferente instalaţiilor de ventilare şi climatizare, asigură în orice perioadă a anului menţinerea parametrilor aerului interior (temperatură, umiditate relativă, viteză de mişcare a aerului, concentraţie de CO2) la valorile prestabilite. Reglarea automată este necesară din considerente economice, dar şi pentru faptul că, manual, nu este posibilă reglarea diverşilor parametri. Instalaţiile de automatizare reglează debitele de agenţi termici (apă caldă/fierbinte, apă răcită, abur) care alimentează schimbătoarele de căldură ale centralelor de tratare a aerului (baterii de încălzire, baterii de răcire) sau debitele de aer ale instalaţiei (aer proaspăt, aer recirculat, aer evacuat).

X.6.8.2. Elementele de reglare automată a debitului de agent termic sau de aer

Aceste elemente sunt de două tipuri: ventile de reglare şi clapete de reglare. Ventilele de reglare a debitului de agent termic au construcţii diferite (fig. X. 6.115)

şi pot fi întâlnite în montaje dintre cele mai diverse (fig. X.6.116 şi X.6.117).


Fig. X.6.115. Tipuri constructive de ventile de reglare: a – secvenţial; b – de trecere cu şase racorduri; c1, c2 – de trecere cu patru racorduri;

d – cu două căi; e, f – cu trei căi; g – cu patru căi; 1 – apă rece; 2 – apă caldă.

Fig. X.6.116. Scheme de reglare pentru baterii de încălzire: a – reglarea debitului; b – reglarea amestecului.

Calculul şi alegerea ventilelor, caracteristicile, autoritatea şi indicele de transfer ale

acestora trebuie făcute cu atenţie, pe baza cataloagelor firmelor specializate. Pentru o instalaţie dată, alegerea tipului de ventil se face în funcţie de modul de racordare (cu flanşe, cu mufe), de presiunea din sistem (6; 10; 16 bar), de materialul din care este făcut (bronz, alamă, oţel, fontă), de temperatura maximă a agentului termic, de debitul de fluid [m3/s] sau fluxul termic [kW], de diferenţa de temperatură dintre conducta de ducere şi întoarcere (20 K, la instalaţiile de încălzire; 5-6 K, la instalaţiile de răcire), de pierderea de sarcină în sistem ∆pL şi de tipul montajului în instalaţie (fig. X.6.118).

Clapetele de reglare se folosesc pentru a modifica mărimea debitului de aer sau presiunea aerului într-o anumită zonă a instalaţiei şi pot fi realizate dintr-un singur element de reglare sau din mai multe elemente, acţionate simultan, sub formă de jaluzele paralele sau opuse (fig. X.6.119).


Fig. X.6.117. Scheme de reglare a climaconvectoarelor/ventiloconvectoarelor: a – două conducte; b – trei conducte; c – patru conducte; d, e, f – patru conducte

şi două schimbătoare de căldură.

Fig. X.6.118. Scheme de montare a ventilelor cu trei căi: a – debit variabil de agent termic; b – debit constant de agent termic; c – pompă de circulaţie în circuitele primar şi secundar; 1 – sursă;

2 – consumator.


Fig. X.6.119. Montarea clapetelor de reglare: a – cameră de amestec simplă; b – cameră de amestec dublă;

c – jaluzele opuse pentru bateria de încălzire; d – jaluzele opuse pentru bateria de încălzire şi pentru by-pass; 1 – aer exterior; 2 – aer recirculat; 3 – aer evacuat; 4 – aer refulat.

Caracteristica deschiderii clapetelor reprezintă (în funcţie de unghiul jaluzelelor)

raportul dintre secţiunea liberă de trecere a aerului şi secţiunea la deschiderea completă. Unghiul de reglare, α = 0o, la clapeta închisă, iar α = 90o, la clapeta deschisă (fig. X.6.120).

Caracteristica rezistenţei clapetelor (pierderea de sarcină prin ele, când sunt străbătute de curentul de aer) (fig. X.6.121) exprimă dependenţa dintre unghiul clapetelor α şi coeficientul de rezistenţă locală ξ.

Fig. X.6.120. Raportul deschiderii clapetelor de reglare:

1 – jaluzele; 2 – jaluzele opuse.

Fig. X.6.121. Coeficientul de rezistenţă locală

la jaluzele: 1 – jaluzele paralele; 2 – jaluzele opuse.

X.6.8.3. Reglarea instalaţiilor de ventilare

La schemele tehnologice de reglare automată a instalaţiilor de ventilare şi climatizare se folosesc următoarele notaţii: I – aer refulat (introdus în încăperi); E – aer exterior; Ev – aer evacuat în exterior (în atmosferă); R – aer recirculat; C – clapetă de reglare/închidere; CA – cameră de amestec; F – filtru de aer (de praf); B – baterie, B1 – baterie de încălzire;


BR – baterie de răcire; BPI – baterie de preîncălzire; BRI – baterie de reîncălzire; CU – cameră de umidificare; PC – pompă de circulaţie; RG – regulator; RGT – regulator de temperatură; RGU – regulator de umiditate; VI – ventilator de introducere (refulare); VE – ventilator de evacuare (exhaustor); V – ventil; VCM – ventil de comutare vară-iarnă; T – termostat; Tv, Ti – termostat pentru vară, respectiv iarnă; TC – termostat de cameră (de încăpere); Tm – termostat de minimum; TM – termostat de maximum; TP – termostat de protecţie împotriva îngheţului; TPR – termostat de punct de rouă; H – higrostat.

Reglarea instalaţiilor de ventilare cu încălzirea aerului. Încălzirea încăperii se realizează cu corpuri statice sau printr-un alt sistem, astfel că variaţiile de temperatură ale aerului interior nu sunt nici mari, nici rapide, iar reglarea umidităţii relative nu este cerută. Schema de reglare automată a unei astfel de instalaţii este indicată în figura X.6.122.

Fig. X.6.122. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de ventilare, folosind o baterie de încălzire.

Termostatul T poate fi montat pe canalul de refulare, de evacuare (ca în figură) sau

în încăperea ventilată. Încălzirea aerului refulat se poate face cu o baterie de încălzire sau cu două baterii legate în paralel. La pornirea ventilatorului se deschid clapeta de aer exterior, clapeta de pe canalul de evacuare şi ventilul V al bateriei de încălzire. La modificarea temperaturii aerului exterior se modifică debitul de agent termic şi, respectiv, sarcina de încălzire a bateriei, ca urmare a comparării ,,valorii citite” de T cu valoarea prestabilită. Termostatul TP, de protecţie împotriva îngheţului, la temperaturi ale aerului ≤ + 5oC, opreşte ventilatorul, închide clapeta de aer exterior şi deschide ventilul V. Pentru canale mari, cu suprafaţa ≥ 2 m2, sunt necesare două termostate de protecţie, TP. Pentru îmbunătăţirea reglării se utilizează, cu mai mult succes, schema indicată în figura X.6.123, în care încălzirea aerului se face cu două baterii BI1 şi BI2. Bateria BI1 este dimensionată pentru încălzirea aerului de la te min până la o temperatură intermediară t0, aleasă de proiectant astfel încât fiecare baterie să asigure cca jumătate din necesar. Pentru te < t0, BI1 funcţionează la întreaga capacitate, iar BI2, cu capacitate variabilă. La te = t0, bateria BI1 este decuplată, iar BI2 funcţionează la întreaga capacitate. Pentru te > t0, BI1 este închisă, iar BI2 funcţionează cu capacitate variabilă, din ce în ce mai mică, pe măsură ce te creşte. Când te = ti (temperatura aerului din încăpere), este decuplată şi BI2.

Reglarea instalaţiilor de ventilare cu încălzire şi amestec de aer exterior şi interior. Termostatul T se montează pe canalul de evacuare (termostat sau termorezistenţă de canal) sau în încăperea ventilată (termostat de cameră) (fig. X.6.124). Termostatul Tm, de minimum, montat pe canalul de refulare, împiedică introducerea în încăpere a aerului cu o temperatură mai mică decât o valoare aleasă (de exemplu: + 15...16oC). Termostatul Tv, de vară, închide progresiv clapetele de aer exterior şi evacuat, C; la creşterea temperaturii exterioare peste o anumită valoare (de exemplu, 28oC), se deschide corespunzător clapeta de aer recirculat. Termostatul Ti, de iarnă, realizează acelaşi lucru la scăderea temperaturii exterioare sub o anumită valoare (de exemplu, ± 0oC), pentru a se economisi energie. În intervalul de temperaturi exterioare de 15... 17oC şi 24... 26oC, instalaţia lucrează, de regulă, numai cu aer exterior. Pentru rest, a se vedea figura anterioară.


Fig. X..6.123. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de ventilare, folosind două baterii de încălzire.

Fig. X.6.124. Schema tehnologică de reglare automată pentru o instalaţie de ventilare, funcţionând cu aer

proaspăt şi recirculat.

Reglarea instalaţiilor de ventilare cu încălzire şi umidificare. Umidificarea aerului se poate face pe cale adiabatică, folosind fie o cameră de pulverizare, fie o cameră cu corpuri de umplutură cu pompare de apă în circuit închis (fig. X.6.125), sau pe cale izotermică, folosind injectarea de abur în curentul de aer sau chiar în încăperea ventilată. Higrostatul H, montat în încăperea ventilată sau pe canalul de evacuare, porneşte sau opreşte pompa de circulaţie PC, după cum umiditatea relativă a aerului din încăpere scade sau creşte sub/peste valoarea prestabilită. La sistemul cu umidificare izotermică higrostatul H acţionează asupra ventilului de pe conducta de abur, închizându-l când valoarea umidităţii depăşeşte valoarea prestabilită, sau deschizându-l, când aceasta scade sub normal.

Fig. X.6.125. Schema tehnologică de reglare automată a instalaţiei de ventilare cu încălzire şi umidificare.

Reglarea instalaţiilor de ventilare cu răcirea şi uscarea aerului. Uscarea (dez-

umidificarea) aerului se obţine cu ajutorul unei baterii care răceşte aerul în perioada de vară (fig.X.126).


Fig. X.6.126. Schema tehnologică de reglare automată a instalaţiei de

ventilare cu răcire şi uscare.

Termostatul T, montat pe canalul de evacuare sau în încăperea ventilată, acţionează ventilul V2 al bateriei de încălzire BI şi, secvenţial, ventilul V1 al bateriei de răcire BR. Pe canalul de refulare sunt prevăzute un termostat de minimum, Tm, şi unul de maximum, TM. Higrostatul H acţionează asupra ventilului V1 al bateriei de răcire, dacă umidtatea relativă a aerului interior este prea mare.

X.6.8.4. Reglarea instalaţiilor de climatizare parţială

Instalaţii obişnuite. Termostatul T, montat pe canalul de evacuare sau în încăperea ventilată, acţionează secvenţial ventilele V1, al bateriei de încălzire, şi V2, al bateriei de răcire (fig. X.6.127).

Fig. X.6.127. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de climatizare parţială.

La scăderea temperaturii aerului interior sub valoarea prestabilită ti (în situaţia de

iarnă), se deschide V1 şi se închide complet V2. La creşterea temperaturii aerului interior peste ti (în situaţia de vară), se deschide V2 şi se închide complet V1. Restul operaţilor şi comenzilor se desfăşoară ca în cazurile prezentate anterior.

Instalaţii cu controlul CO2 (fig. X.6.128). Senzorii 1, de pe aerul refulat, şi 2, de pe aerul evacuat, supraveghează temperatura aerului introdus în încăperea ventilată, respectiv temperatura aerului evacuat din încăpere. Regulatorul 7 împreună cu bucla de reglare a temperaturii aerului refulat formează un circuit de reglare auxiliar PI care intervine la toate perturbaţiile care apar. Circuitul principal de reglare P cu temperatura aerului încăperii, ca mărime reglată, determină temperatura prestabilită căreia îi este subordonat circuitul auxiliar de reglare PI. La creşterea temperaturii aerului din încăpere se reglează proporţional temperatura aerului refulat, reducându-i valoarea, şi invers. Temperatura aerului refulat se reglează la o valoare minimă. Semnalul de reglare a circuitului de supraveghere a aerului refulat acţionează, în secvenţe, asupra aparatului de reglare 10 al BI şi asupra servomotoarelor 12, 13, 14 ale clapetelor. La traductorul extern, pentru valorile prestabilite, se reglează debitul minim de aer proaspăt. Traductorul 3 de măsurare a CO2 măsoară


concentraţia de CO2 din încăpere. La depăşirea valorii prestabilite, reglată pe amplificatorul secvenţial 6, clapeta de aer exterior se deschide continuu. Pompa proprie a BI, după necesităţi, se cuplează sau se decuplează. Termostatul de protecţie împotriva îngheţului, 9, la subdepăşirea valorii prestabilite acţionează corespunzător. Potenţiometrul activ 5 foloseşte la reglarea la distanţă a valorii prestabilite pentru CO2 sau în legătură cu servomotoarele clapetelor 12, 13, 14 precum şi pentru limitarea debitului de aer proaspăt la o valoare minimă. Traductoarele 1 şi 2 sesizează temperaturile aerului în canalul de refulare, respectiv de evacuare (temperatura aerului din încăpere). La valori ale temperaturii aerului din încăpere (de exemplu, sală şi scenă) care se abat de la valoarea prestabilită (iarna: 20... 21oC; vara: 23... 25oC), regulatorul de temperatură 7 comandă secvenţial 10 şi, respectiv, 11. În sezonul cald (vara) pe baza indicaţiilor 2, regulatorul 7 comandă 11, deschizând mai mult V2 în cazul în care t1 tinde să crească, sau închizându-l, dacă ti sesizată de 2, tinde să scadă. La punerea în funcţiune, când diferenţa de temperatură între 2 şi 1 este mai mare, se deschid complet V2 şi CRR pentru aducerea rapidă a încăperii la parametrii prescrişi. Dacă temperatura ti (indicată de 1) scade sub o valoare minimă, 7 comandă 11 şi închide progresiv V2. Dacă temperatura exterioară (sesizată de 4) creşte peste o anumită valoare (de exemplu, 28oC), se închide parţial accesul aerului proaspăt. În sezonul rece (iarna), pe baza indicaţiilor 2, regulatorul comandă 11, deschizând mai mult V1 dacă ti, citit şi transmis de 2, tinde să scadă, şi invers. La punerea în funcţiune a instalaţiei, la diferenţe mari de temperatură (t1 – t2), 7 comandă deschiderea completă a BI şi CRR şi le menţine în această poziţie până se atinge diferenţa de temperatură de calcul. Dacă temperatura t1, sesizată de 1, tinde să scadă sub o anumită valoare (de exemplu 15...17oC), 7 comandă 10 şi se deschide parţial V1. La temperaturi exterioare scăzute (sub ± 0oC) se închide parţial CRI, deschizându-se corespunzător (în aceeaşi măsură) CRR. La pornirea ventilatoarelor VI şi VE se deschid clapetele CRI şi CRE. Deschiderea clapetelor trebuie să preceadă pornirea ventilatoarelor. La oprirea ventilatoarelor clapetele CRI şi CRE se închid complet, operaţia fiind inversă faţă de pornire. Funcţionarea corectă a filtrului F, a ventilatoarelor VI şi VE este controlată de micromanometrele diferenţiale 15, 16 şi 17, care opresc funcţionarea VI şi VE şi avertizează, optic şi sonor, defecţiunile apărute sau colmatarea filtrului.

Fig. X.6.128. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de climatizare parţială, cu controlul temperaturii şi al concentraţiei de CO2:

1 – senzor pentru aerul refulat; 2 – senzor pentru aerul evacuat; 3 – traductor de CO2; 4 – senzor pentru aerul exterior; 5 – potenţiometru activ; 6,a, b – amplificatoare secvenţiale;

7 – regulator în cascadă P+Pl; 8 – unitate de cuplare a pompei; 9 – senzor de protecţie împotriva îngheţului; 10 – ventil cu trei căi pentru bateria de încălzire; 11 – ventil cu

trei căi pentru bateria de răcire; 12, 13, 14 – servomotoare pentru clapete de reglare; 15, 16, 17 – micromanometru diferenţial (supraveghetor) al diferenţei de presiune.


X.6.8.5. Reglarea instalaţiilor de climatizare

Instalaţii cu punct de rouă constant. Schema de principiu a unei astfel de instalaţii este prezentată în figura X.6.129. Punerea în funcţiune a instalaţiei se face prin pornirea ventilatoarelor VI şi VE. În acelaşi timp se deschid clapetele de aer şi ventilele bateriilor de preîncălzire şi reîncălzire (în sezonul rece). Închiderea clapetelor C la oprirea instalaţiei asigură protecţia bateriilor împotriva îngheţului. Gradul de deschidere a clapetelor de aer corespunde temperaturii aerului exterior, sesizată de Ti, în aşa fel ca temperatura aerului amestecat să fie tMi (fig. X.6.130). Aerul de stare tMi se încălzeşte în bateria BPI până în Ni, după care se umidifică adiabatic (în CU) din Ni până în Ri. Aerul de stare Ri trece prin BRI, încălzindu-se din Ri până în Ci, după care se introduce în încăpere. Termostatul TPR acţionează secvenţial ventilul V1 al bateriei de preîncălzire BPI şi ventilul V2 al bateriei de răcire BR, menţinând constant punctul de rouă Ri, respectiv Rv. La creşterea temperaturii exterioare iarna, punctul E se deplasează, de exemplu, în E’, iar Mi, în Mi'. Sarcina bateriei de preîncălzire MiNi, care ar trebui să devină Mi'Ni' trebuie micşorată astfel ca Ni' să revină pe adiabata hri, lucru realizabil prin închiderea parţială a ventilului V1. Închiderea ventilului V1 se continuă până când Mi ajunge pe adiabata hri, moment în care BPI este complet închisă. Creşterea în continuare a temperaturii aerului exterior are ca urmare deschiderea ventilului V2 al bateriei de răcire, BR. Pentru a nu intra în funcţiune prea devreme, bateria de răcire, se modifică proporţia de aer exterior, crescând ponderea acesteia pe măsura creşterii temperaturii aerului exterior. Pentru a uşura această reglare, canalul de aer exterior se poate împărţi în două canale: un canal care să asigure debitul minim de aer proaspăt, şi care este deschis tot timpul, iar cel de-al doilea canal să asigure diferenţa până la debitul total de aer al instalaţiei. Pompa de circulaţie funcţionează permanent, iarna şi vara. Termostatul de cameră TC acţionează asupra ventilului V3 al bateriei BRI.

Fig. X.6.129. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de climatizare cu punct de rouă constant şi 20-25% aer proaspăt;

1 – iarna; 2 – vara; 3 – aer proaspăt 20-25%; 4 – încăpere climatizată.

Instalaţii de climatizare cu reglarea temperaturii şi umidităţii. Asemenea instalaţii se folosesc la încăperi unde este necesară modificarea umidităţii relative prestabilitate sau la încăperi unde au loc modificări importante ale degajărilor de umiditate. Schema instalaţiei este prezentată în figura X.6.131, iar procesul de tratare complexă a aerului, în figura X.6.132. Funcţionarea instalaţiei în sezonul rece: la umidităţi relative mari ale aerului interior (punctul Ii’ din figura X.6.132), ca urmare a acţiunii higrostatului H, ventilul bateriei BRI rămâne deschis până când umiditatea relativă a aerului interior ajunge la starea normală. Temperatura aerului refulat tinde să crească, termostatul TC sesizează această creştere şi


acţionează (prin intermediul RGT) asupra ventilului V1 al bateriei BPI, închizându-l, procesul decurgând după MiN'i – NiR'i – RiC'i. Introducerea de aer mai uscat (C’) face ca punctul Ii’ să se deplaseze spre stânga (spre umidităţi relative mai mici). Dacă aerul din încăpere este prea uscat (Ii”), higrostatul închide complet ventilul V3 al bateriei BRI. Termostatul TC, sesizând scăderea temperaturii aerului interior, acţionează ventilul V1 al bateriei BPI, deschizându-l, procesul decurgând după MiN"i – N"iR"i – NiC"i.

Fig. X.6.130. Reprezentarea procesului de tratare complexă a aerului de climatizare

pentru instalaţia din figura X.6.129.

Fig.X. 6.131. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de climatizare cu controlul direct al temperaturii şi umidităţii relative pentru 20-25% aer proaspăt:

1 – iarna; 2 – vara; 3 – aer proaspăt 20-25%; 4 – încăpere climatizată.

Funcţionarea instalaţiei în sezonul cald (vara): la umiditate relativă ridicată (I'v) higrostatul H acţionează pompa de circulaţie PC (oprind-o şi suprimând umidificarea) şi ventilul V3 al bateriei BRI, deschizându-l. Termostatul TC, sesizând creşterea temperaturii interioare, deschide mai mult ventilul V2 al bateriei BR, procesul decurgând după MvN’v–


N"vR"v–R"iC"v, în încăpere introducându-se un aer mai uscat (C’v). Umidificarea se poate face şi cu ajutorul aerului, aşa cum se arată în figura X.6.133. Termostatul T (montat în încăperea ventilată sau pe canalul de evacuare) acţionează secvenţial ventilul V1 al bateriei BI şi ventilul V2 al bateriei BR, menţinând constantă temperatura aerului interior, ti. Higrostatul H, la scăderea umidităţii relative în încăpere, deschide ventilul de abur V4. La creşterea umidităţii relative, H închide mai întâi V4 şi apoi deschide ventilul V2 al bateriei BR.

Fig. X.6.132. Reprezentarea procesului de tratare complexă a aerului de climatizare pentru instalaţia din figura X.6.131.

Fig. X.6.133. Schema tehnologică de reglare automată a unei instalaţii de climatizare cu umidificare prin abur.

BIBLIOGRAFIE

1. Asociaţia Inginerilor de Manualul de instalaţii – vol. Ventilare şi climatizare (coordonator; Instalaţii din România prof. univ. dr. ing. Gheorghe Duţă; Editura ARTECNO, 2002.

2. Duţă, Gh. „Distribuţia aerului în încăperi”. Rev. Instalatorul, nr. 2/2000, pag. 27-31; nr. 3/2000, pag. 48-51.

3. Duţă, Gh. Instalaţii de ventilare şi climatizare, Editura Didactică şi Pedagogică, Bucureşti, 1976.

4. Niculescu N., Duţă G., Instalaţii de ventilare şi climatizare. Editura Didactică şi Pedagogică, Stoenescu P., Colda I. Bucureşti, 1982.

5. Recknagel, Sprenerg, Taschenbuch für Heizung und Klimatechnik, 70 Auflage, 2001/02. Schramek Oldenbourg Industrieverlag, München.

6. * * * Manualul inginerului textilist, Editura Tehnică, 1959. 7. * * * Carrier Handbook of Air condioning System Design. 8. * * * ASHRAE – Handbook 9. * * * I.5–1997, Normativ privind proiectarea şi executarea instalaţiilor

de ventilare şi climatizare.

Documents

127747271 Instalatii de Ventilare Si Climatizare