breviar Mc001-2009

BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR

Contract nr. Faza 1 AUTORITATEA CONTRACTANT EXECUTANT

334 din 13.03.2008 REDACTAREA a II-a, revizia 5 M.D.R.L.

Tel./fax 021.252.42.95

DIRECTOR GENERAL Conf.univ.dr.ing. Ctlin LUNGU

RESPONSABIL CONTRACT Prof.univ.dr.ing. Octavia COCORA

IANUARIE 2009

BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR FAZA 2, REDACTAREA a II-a, revizia 5

FOAIE DE SEMNTURIDirector General: ef proiect: Conf.univ.dr.ing. Ctlin LUNGU Prof.univ.dr.ing. Octavia COCORA

Colectiv de elaborareNume i prenume, funcia Conf.univ.dr.ing. Ctlin LUNGU Prof.univ.dr.ing. Octavia COCORA Prof.univ.dr.ing. Iolanda COLDA ef lucr.univ.dr.ing. Raluca TEODOSIU Conf.univ.dr.ing. Andrei DAMIAN Prof.cons.dr.ing. Mihai ILINA Tehnician instalaii Florin PASCARIU Tehnician instalaii Alin NICOLAE Tehnician instalaii Rzvan ZEGHICI Tehnician construcii Magdalena LUNGU Semntura

1


BORDEROUOBIECTIV: Elaborare normativ OBIECT: Breviar de calcul al performanei energetice a cldirilor AUTORITATEA CONTRACTANT/BENEFICIAR: M.D.R.L. COD PROIECT: COD BORDEROU: 334-130308ACE 334-130308SCD/2 NTOCMIT: A.NICOLAE VERIFICAT: C. LUNGU REDACTAREA A II-A DATA: IANUARIE 2009 FAZA: 2 COMAND/CONTRACT NR: 334 din data 13.03.2008 NR. PAG.: 4 APROBAT: Comisie Avizare

NOT DE PREZENTARE...............................................................................1. 2. 3. 4. Domeniul de aplicare Utilizatori Necesitate i scop Armonizare cu normele europene

6

I. CLASIFICAREA CLDIRILOR DIN PUNCT DE VEDERE AL APLICRII METODOLOGIEI Mc001............................................................................... 8

II. SCHEME LOGICE GENERALE DE APLICARE A METODOLOGIEI DE CALCUL AL PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR ......................................... 9

III. SCHEME LOGICE PENTRU DETERMINAREA PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR N FUNCIE DE TIPUL INSTALAIILOR: NCLZIRE, VENTILARE/ CLIMATIZARE, AP CALD DE CONSUM, ILUMINAT ........ 14III.1. INSTALAII DE NCLZIRE ...................................................................

14

III.1.1. Consumul de energie pentru nclzirea cldirilor-formula general III.1.2. Procedura general de calcul sezonier pentru nclzire; scheme logice III.1.3. Procedura de calcul pentru cldiri rezideniale/teriare alimentate de la surse urbane III.1.3.1. Caracteristici geometrice III.1.3.2. Caracteristici termice III.1.3.3. Parametrii climatici (e, Ij); perioada de nclzire III.1.3.4. Temperaturi de calcul (i, u, iad) III.1.3.5. Determinarea programului de funcionare (t)

2


III.1.3.6. Calculul pierderilor de energie ale cldirii (QL) III.1.3.7. Calculul aporturilor de cldur (Qg) III.1.3.8. Determinarea factorului de utilizare () III.1.3.9. Necesarul de energie pentru nclzire (Qh) III.1.3.10. Pierderile de energie prin sistemul de transmisie (Qem) III.1.3.11. Pierderi de energie prin sistemul de distribuie (Qd) III.1.3.12. Pierderile de cldur ale sistemului de nclzire (Qth) III.1.3.13. Cldura recuperat de la sistemul de nclzire (Qrhh) III.1.3.14. Cldura recuperat de la sistemul de ap cald de consum (Qrhw) III.1.3.15. Consumul total de energie pentru nclzire n cazul cldirilor alimentate din surse urbane (Qfh) III.1.4. Procedura de calcul pentru cldiri rezideniale/teriare alimentate de la surse proprii III.1.4.1. Caracteristici geometrice III.1.4.2. Caracteristici termice III.1.4.3. Determinarea parametrilor climatici (e, Ij) III.1.4.4. Temperaturi de calcul (i, u, iad) III.1.4.5. Determinarea programului de funcionare (t) III.1.4.6. Calculul pierderilor de cldur ale cldirii (L) III.1.4.7. Calculul aporturilor de cldur (g) III.1.4.8. Determinarea factorului de utilizare () III.1.4.9. Determinarea perioadei de nclzire III.1.4.10. Calculul pierderilor de energie termic ale cldirii (QL) III.1.4.11. Calculul aporturilor de cldur (Qg) III.1.4.12. Necesarul de energie pentru nclzire (Qh) III.1.4.13. Pierderile de energie prin sistemul de transmisie (Qem) III.1.4.14. Pierderile de energie prin sistemul de distribuie (Qd) III.1.4.15. Consumul auxiliar de energie (Wde) III.1.4.16. Pierderile de energie la nivelul sursei de cldur (QG) III.1.4.17. Pierderile de cldur ale sistemului de nclzire (Qth) III.1.4.18. Cldura recuperat de la sistemul de nclzire (Qrhh) III.1.4.19. Cldura recuperat de la sistemul de ap cald de consum (Qrwh) III.1.4.20. Consumul total de energie pentru nclzire n cazul cldirilor alimentate din surse proprii (Qfh) III.2. INSTALAII DE VENTILARE I CLIMATIZARE ................................. III.2.1. Coninut general III.2.2. Evaluarea consumului de energie pentru instalaii de climatizare (rcire), considernd numai sarcina de cldur sensibil; scheme logice III.2.2.1. Calculul necesarului de energie pentru rcirea cldirilor, metoda lunar, numai cldur sensibil III.2.2.2. Necesarul de energie anual pentru rcire III.2.2.3. Energia consumat de sistemele de climatizare (rcire) III.2.3. Calculul consumurilor de energie pentru instalaiile de ventilare mecanic III.2.3.1 Coninut general i domeniu de aplicare

32

3


III.2.3.2. Calculul puterilor termice necesare tratrii aerului III.2.3.3. Energia consumat de sistemele de ventilare III.2.4. Calculul consumurilor de energie pentru instalaiile de climatizare considernd sarcina termic sensibil i latent III.2.4.1 Coninut i domeniu de aplicare III.2.4.2. Principalele date de intrare i ieire ale metodei de calcul III.2.4.3. Necesarul de energie pentru rcire i dezumidificare III.2.4.4. Consumurile de energie electric ale aparatele auxiliare, Qaux III.2.4.5. Consumul de energie pentru umidificarea aerului III.2.4.6. Consumului de energie al instalaiei frigorifice III.2.4.7. Consumul total de energie al sistemului de climatizare III.2.5. Durata anual a sezonului de rcire III.3. INSTALAII DE AP CALD DE CONSUM .............................................

64

III.3.1. Consumul de energie pentru apa cald de consum formula general III.3.2. Procedura generala de calcul pentru apa cald de consum; scheme logice III.3.3. Procedura de calcul pentru cldiri alimentate de la surse urbane III.3.3.1. Caracteristici geometrice III.3.3.2. Necesarul de energie pentru prepararea apei calde de consum (energia util net, Qhw) III.3.3.3. Necesarul de energie pentru pierderile de ap cald la punctele de consum (Qac,c) III.3.3.4. Pierderile de energie prin sistemul de distribuie (Qac,d) III.3.3.5. Consumul de energie recuperat de la sistemul de ap cald de consum (Qrhw) III.3.3.6. Consum de energie pentru instalaia de ap cald de consum (Qacc) III.3.4. Procedura de calcul pentru cldiri alimentate de la surse proprii III.3.4.1. Caracteristici geometrice III.3.4.2. Necesarul de energie pentru prepararea apei calde de consum (energia util net, Qac) III.3.4.3. Necesarul de energie pentru pierderile de ap cald la punctele de consum (Qac,c) III.3.4.4. Pierderile de energie prin sistemul de distribuie (Qac,d) III.3.4.5. Consumul de energie auxiliar (Wde) III.3.4.6. Consumul de energie pentru stocare (Qac,s) III.3.4.7 Pierderile de cldur aferente generatoarelor de preparare a apei calde de consum (Qac,G) III.3.4.8. Consumul de energie recuperat de la sistemul de ap cald de consum (Qrhw) III.3.4.9. Consumul de energie pentru instalaia ap cald de consum (Qacc) III.4. INSTALAII DE ILUMINAT ................................................................... III.5. CALCULUL ENERGIEI PRIMARE ........................................................... III.6. CALCULUL EMISIILOR DE CO2 ..............................................................

75 75 76

IV. SCHEME LOGICE DE APLICARE A METODOLOGIEI Mc001 N VEDEREA ELABORRII CERTIFICATULUI DE PERFORMAN ENERGETIC PENTRU 4


CLDIRILE NOI I EXISTENTE; AUDITAREA ENERGETIC A CLDIRILOR EXISTENTE ..................................................................................................... 77IV.1. CERTIFICATUL ENERGETIC AL CLDIRILOR ......................................... IV.2. AUDITAREA ENERGETIC A CLDIRILOR EXISTENTE I ANALIZA ECONOMIC A SOLUIILOR IDENTIFICATE ..........................................

77

79

V. CONCLUZII .......................................................................................................... ANEX ................................................................................................................

83 84

5


NOT DE PREZENTARE

Breviar de calcul al performanei energetice a cldirilor

1. Domeniul de aplicare Prevederile acestui breviar se refer la sistematizarea modului de aplicare a Metodologiei de calcul privind performana energetic a cldirilor Mc0012006. Domeniul de aplicare este cel privind: calculul indicatorilor de performan energetic a cldirilor; calculul consumurilor de energie aferente tipurilor de instalaii interioare care asigur confortul sau condiiile interioare de munc; ntocmirea certificatului energetic al cldirilor; auditul energetic i analiza eficienei economice a soluiilor de cretere a performanei energetice a cldirilor existente i instalaiilor aferente. Breviarul de calcul se aplic att cldirilor existente care se certific sau se auditeaz energetic ct i cldirilor noi care necesit certificat energetic. 2. Utilizatori Prezenta lucrare se adreseaz n mod direct urmtorilor factori: - auditorilor energetici pentru cldiri care ntocmesc certificate i realizeaz auditurile energetice ale cldirilor; - inginerilor i specialitilor implicai n activitatea de evaluare a consumurilor de energie rezultate din exploatarea cldirilor i a instalaiilor aferente; - experilor tehnici i verificatorilor de proiecte; - persoanelor i instituiilor nsrcinate cu prognoza i ntocmirea programelor de economisire a energiei la nivel local sau naional; - Ministerului Dezvoltrii Regionale i Locuinei, Ministerului Administraiei i Internelor, Ministerului Economiei, Ministerului Mediului etc. - administraiilor publice locale, Primrii i Consilii Locale, responsabile cu aplicarea programelor de reabilitare energetic a cldirilor; - instituii cu atribuii de control n domeniul construciilor (Inspectoratul de Stat n Construcii) i mediului (Garda Naional de Mediu etc.). 3. Necesitate i scop Metodologia de calcul privind performana energetic a cldirilor Mc0012007 a fost elaborat pe baza standardelor europene i conine un volum foarte mare de informaii. Metodologia acoper toate tipurile de cldiri echipate cu sisteme diverse de instalaii, ceea ce a necesitat introducerea

6


unor detalieri i explicaii suplimentare. Utilizarea direct a lucrrii este anevoioas, fiind necesar precizarea unor proceduri clare de calcul. Breviarul de calcul al performanei energetice a cldirilor are ca obiectiv prezentarea unui material concis i sistematizat, bazat pe scheme logice care ajut utilizatorii n aplicarea Metodologiei Mc001-2007 att pentru cldirile noi ct i pentru cele existente. Breviarul preia din Metodologia Mc001 o serie de relaii de calcul necesare pentru a nelege schemele logice i etapele care trebuie parcurse. Pentru valorile parametrilor de calcul se fac trimiteri la Metodologia de calcul Mc001 i la anexele cuprinse n aceast lucrare. 4. Armonizare cu normele europene Acest normativ s-a elaborat n concordan cu normele i standardele europene care au stat la baza ntocmirii Metodologiei de calcul Mc001-2006.

7


I. CLASIFICAREA CLDIRILOR DIN PUNCT DE VEDERE AL APLICRII METODOLOGIEI Mc001Pentru aplicarea corect a Metodologiei de calcul al performanei energetice a cldirilor Mc0012007 (denumit n continuare Metodologia Mc001) este necesar ncadrarea cldirii analizate (construcie+instalaiile aferente) ntr-una din urmtoarele situaii de calcul: Cldire existent sau cldire nou (n faza de proiectare sau avnd mai puin de 2 ani de funcionare, n garanie); Cldire rezidenial (individual sau colectiv) sau cldire din domeniul teriar (coli, spitale, sli de spectacol, spaii comerciale, birouri, bnci sau alte tipuri); Cldire monozon sau multizon; Cldire cu ocupare continu sau discontinu (instalaiile au funcionare continu sau intermitent); Cldire de categoria I (cldirile cu ocupare continu i cldirile cu ocupare discontinu de clas de inerie termic mare) sau cldire de categoria II (cldirile cu ocupare discontinu i clas de inerie medie sau mic); Cldire prevzut cu instalaii de nclzire+iluminat nclzire+iluminat+a.c.c. nclzire+iluminat+a.c.c.+ventilare (natural sau mecanic) nclzire+iluminat+a.c.c.+rcire (splituri, CTA, ventilo-convectoare etc.) nclzire+iluminat+a.c.c.+climatizare alte combinaii de instalaii. Aplicarea Metodologiei Mc001 se face n funcie de tipul i complexitatea instalaiilor (nclzire, iluminat, a.c.c., rcire/climatizare, ventilare), utiliznd ecuaiile particulare de calcul al performanei energetice a cldirii analizate. Spre exemplu: - alimentarea cu cldur se poate realiza dintr-o surs de cldur exterioar cldirii (nclzire urban) sau dintr-o surs de cldur nglobat n cldire (nclzire proprie); sursa de energie poate fi clasic (consum de combustibil fosil) sau regenerabil (biomas, pompe de cldur, instalaii solare pasive sau active, centrale de co- sau tri-generare, celule fotovoltaice, instalaii eoliene etc.); - ventilarea poate fi natural (organizat), mecanic sau mixt; - rcirea se poate realiza cu aparate de tip split, cu aer tratat n centrale de tratare a aerului, cu ventilo-convectoare etc.; - apa cald de consum se poate obine n instalaii exterioare sau interioare cldirii, consumnd combustibil fosil, energie solar sau doar energie electric. Definiiile mrimilor fizice utilizate n BREVIARUL DE CALCUL AL PERFORMAEI ENERGETICE A CLDIRILOR (denumit n continuare Breviar de calcul) precum i notaiile acestora sunt indicate n Metodologia Mc001, capitolul I.4 Terminologie i notaii.

8


II. SCHEME LOGICE GENERALE DE APLICARE A METODOLOGIEI DE CALCUL AL PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR

Modul general de abordare pentru determinarea performanei energetice a cldirilor, pentru certificarea energetic i pentru propunerea msurilor de reabilitare energetic este descris de schemele logice generale din figura II.1-cazul auditrii energetice a cldirilor existente, figura II.2cazul certificrii energetice a cldirilor existente sau noi, cu vechimea mai mic de 2 ani i figura II.3-cazul certificrii de performan energetic a cldirilor noi aflate n faza de proiectare. Se precizeaz logic paii care trebuie fcui de la culegerea de date i pn la prezentarea concluziilor finale ale auditorului energetic. Din schemele logice prezentate n figurile II.2 i II.3 rezult c etapele generale aferente certificrii de performan energetic sunt urmtoarele: I. analiza energetic a cldirii i instalaiilor aferente acesteia; II. ntocmirea certificatului de performan energetic (CPE) i completarea anexelor care nsoesc certificatul de performan energetic. Din schema logic prezentat n figura II.1 rezult c etapele generale aferente unui audit energetic (doar pentru cazul cldirilor existente) sunt urmtoarele: I. analiza energetic a cldirii i instalaiilor aferente acesteia; II. auditul energetic propriu-zis cu identificarea msurilor de reabilitare energetic i analiza economic a soluiilor propuse. Analiza energetic presupune ca pe baza informaiilor privind: zona climatic n care este amplasat cldirea, inclusiv vecintile, tipul cldirii conform clasificrii din capitolul I al Breviarului de calcul, caracteristicile termo-tehnice ale elementelor de construcie care alctuiesc anvelopa cldirii, starea i configuraia acestora, tipurile instalaiilor interioare existente i starea acestora, caracteristicile tehnice i regimul lor de funcionare, precum i starea acestora, s se calculeze estimativ i n condiii normale de funcionare, toate consumurile energetice anuale globale (MWh/an) i specifice (kWh/m2,an) ale sistemelor de instalaii cu care cldirea este echipat. Toate informaiile necesare calculelor de consumuri energetice vor fi culese att direct pe teren ct i din documentaia tehnic existent (Cartea Tehnic a Construciei). Formulele aplicabile fiecrui caz n parte sunt prezentate detaliat n Metodologia Mc001, prile P I i P II. Certificarea energetic presupune ca pe baza datelor obinute prin aplicarea formulelor de calcul din Metodologia Mc001-PI i PII, s se ncadreze cldirea ntr-una din clasele de performan energetic (A...G), s se acorde o not energetic cldirii (20...100) i s se compare cldirea real cu o cldire virtual, denumit cldire de referin. Se estimeaz de asemenea consumurile de energie primar i emisiile de CO2 astfel ca datele obinute pe baza aplicrii Metodologiei Mc001 s fie utilizate ulterior la ntocmirea Documentaiei Tehnice de Avizare a lucrrilor de reabilitare.

9


Toate informaiile obinute n urma analizei energetice a cldirii i instalaiilor aferente se vor prezenta detaliat n CONCLUZIILE ASUPRA EVALURII CLDIRII. Doar pentru cazul cldirilor existente, Metodologia Mc001 se aplic mai departe pentru identificarea soluiilor de reabilitare termic i energetic, fiind prezentate soluiile i pachetele de soluii de reabilitare energetic precum i efectele tehnice i economice ale aplicrii msurilor de reabilitare propuse de auditorul energetic (analiza economic). Tot acum, pe baza aplicrii formulelor de calcul din Metodologia Mc001-PIII, se obin rezultate numerice care permit auditorului s concluzioneze care dintre msurile de reabilitare propuse sunt cele mai fiabile din punct de vedere tehnico-economic.

10


Date climatice si vecinatati Determinarea caracteristicilor geometrice ale anvelopei si elementelor de constructie Determinarea parametrilor de performanta termoenergetica si de confort higrotermic si vizual

ANALIZA DOCUMENTATIEI TEHNICE EXISTENTE

Informatii privind conceptia constructiva si arhitecturala a cladirii

INSPECTIA PE TEREN A CLADIRII SI A INSTALATIILOR AFERENTE (RELEVEU)

Caracteristici tehnice ale instalatiilor interioare si starea acestora Caracteristici tehnice ale sistemelor de distributie a energiei termice si starea acestora Caracteristici tehnice ale sistemelor de stocare a energiei termice si starea acestora Caracteristici tehnice ale surselor de energie termica si starea acestora

Calculul consumurilor de energie la nivelul consumatorilor (inclusiv sisteme transmisie) Calculul pierderilor de energie ale sistemelor de distributie (daca exista) Calculul pierderilor de energie ale sistemelor de stocare (daca exista) Calculul pierderilor de energie ale surselor (daca exista)

Consumuri anuale de energie pentru iluminat Solutii de reabilitare si modernizare energetica pentru anvelopa Solutii de reabilitare si modernizare energetica pentru instalatii Recalcularea consumurilor de energie ale instalatiilor si economia de energie pentru fiecare masura sau pachet de masuri de reabilitare energetica

Consumuri anuale de energie pentru incalzire Consumuri anuale de energie pentru ventilare/climatizare Consumuri anuale de energie pentru a.c.c.

Recalcularea parametrilor termodinamici pentru cladire si instalatiile aferente

Analiza eficientei economice a solutiilor de crestere a PEC

DO CUM ENTE P R E Z E N TA T E B E N E F IC IA R U L U I

FISA DE ANALIZA TERMICA SI ENERGETICA CONCLUZII ASUPRA EVALUARII CLADIRII RAPORTUL DE AUDIT ENERGETIC

Figura II.1 Schema logic general pentru auditarea energetic a cldirilor existente

11

C O N C LU Z IILE A U D ITO R U LU I E N E R G E T ICTIMP t

Reincadrarea in clasele de eficienta energetica


Date climatice si vecinatati Determinarea caracteristicilor geometrice ale anvelopei si elementelor de constructie Determinarea parametrilor de performanta termoenergetica si de confort higrotermic si vizual

ANALIZA DOCUMENTATIEI TEHNICE EXISTENTE


Consumuri anuale de energie pentru iluminat Solutii de reabilitare si modernizare energetica pentru anvelopa Solutii de reabilitare si modernizare energetica pentru instalatii

Caracteristici tehnice ale sistemelor de distributie a energiei termice si starea acestora Caracteristici tehnice ale sistemelor de stocare a energiei termice si starea acestora Caracteristici tehnice ale surselor de energie termica si starea acestora

Calculul pierderilor de energie ale sistemelor de distributie (daca exista) Calculul pierderilor de energie ale sistemelor de stocare (daca exista) Calculul pierderilor de energie ale surselor (daca exista)


INTOCMIREA CERTIFICATULUI DE PERFORMANTA ENERGETICATIMP t

INSPECTIA PE TEREN A CLADIRII SI A INSTALATIILOR AFERENTE (RELEVEU)

Caracteristici tehnice ale instalatiilor interioare si starea acestora

Calculul consumurilor de energie la nivelul consumatorilor (inclusiv sisteme transmisie)

DOCUMENTE PREZENTATE BENEFICIARULUI

FISA DE ANALIZA TERMICA SI ENERGETICA

CERTIFICATUL ENERGETIC SI ANEXELE AFERENTE CONCLUZII ASUPRA EVALUARII CLADIRII

Figura II.2 Schema logic general pentru certificarea energetic a cldirilor existente sau noi cu vechimea mai mic de 2 ani

12


Date climatice si vecinatati Determinarea caracteristicilor geometrice ale anvelopei si elementelor de constructie Determinarea parametrilor de performanta termoenergetica si de confort higrotermic si vizual Compararea parametrilor de performanta cu valorile normate conf. Mc001-P I


DA INTOCMIREA CERTIFICATULUI DE PERFORMANTA ENERGETICA CONCLUZIILE AUDITORULUI ENERGETICTimp t

NUANALIZA DOCUMENTATIEI TEHNICE EXISTENTE Caracteristici tehnice ale sistemelor de instalatii interioare ale cladirii

REPROIECTARE

Calculul consumurilor de energie la nivelul consumatorilor (inclusiv sisteme transmisie) Executia cladirii si instalatiilor aferente, cu respectarea tuturor fazelor legale Calculul pierderilor de energie ale sistemelor de distributie (daca exista) Calculul pierderilor de energie ale sistemelor de stocare (daca exista) Calculul pierderilor de energie ale surselor (daca exista)

Consumuri anuale de energie pentru iluminat

Caracteristici tehnice ale sistemelor de distributie a energiei termice

Caracteristici tehnice ale sistemelor de stocare a energiei termice

Compararea parametrilor tehnici cu valorile normate

DA


NU

Caracteristici tehnice ale surselor de energie termica

REPROIECTARE

DOCUMENTE PREZENTATE BENEFICIARULUI

FISA DE ANALIZA TERMICA SI ENERGETICA CONCLUZII ASUPRA EVALUARII CLADIRII

CERTIFICATUL ENERGETIC SI ANEXELE AFERENTE

Figura II.3 Schema logic general pentru certificarea de performan energetic a cldirilor noi aflate n faza de proiectare

13


III. SCHEME LOGICE PENTRU DETERMINAREA PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR N FUNCIE DE TIPUL INSTALAIILOR: NCLZIRE, VENTILARE/ CLIMATIZARE, AP CALD DE CONSUM, ILUMINAT n BREVIARUL DE CALCUL descrierea procedurilor de calcul a consumului de energie pentru nclzirea, respectiv ventilarea/climatizarea unei cldiri se limiteaz la metodele simplificate lunare-cazul ventilrii/climatizrii, respectiv sezoniere-cazul nclzirii. Decizia de limitare a numrului de proceduri prezentate n cazul nclzirii se bazeaz pe rezultatele obinute prin aplicarea metodei lunare i sezoniere asupra aceleai cldiri. Rezultatele nu au evideniat diferene semnificative ntre valorile calculate ale energiilor corespunztoare consumate.

III.1. INSTALAII DE NCLZIRE Capitolul III.1. al Breviarului de calcul descrie succint metoda de determinare a consumului de energie termic pentru nclzirea unei cldiri i a eficienei energetice a instalaiei de nclzire pn la branamentul cldirii. Aa cum se specific n Metodologia Mc001, PII.1, se ia n calcul i performana energetic a sursei de cldur numai n cazul cldirilor cu surs termic proprie. Aplicarea metodei de calcul conform Metodologiei Mc001 depinde de modul de alimentare cu cldur a instalaiilor interioare de nclzire: Cldiri rezideniale sau teriare alimentate de la surse de cldur urbane; Cldiri rezideniale sau teriare alimentate de la surse de cldur proprii. III.1.1. Consumul de energie pentru nclzirea cldirilor-formula general Pentru calculul sezonier consumul de energie pentru nclzirea cldirilor, Qf,h, se calculeaz cu relaia urmtoare:

Qf, h = (Qh - Q rhh - Q rwh ) + Q th

[kWh]

(III.1.1)

n care: Qh - necesarul de energie pentru nclzirea cldirii, n kWh; - cldura recuperat de la instalaia de nclzire (componente termice sau electrice), n Qrhh kWh; aceast component reprezint o parte a lui Qth; Qrwh - cldura recuperat de la instalaia de preparare a a.c.c. (componente termice sau electrice) i utilizat pentru nclzirea cldirii, n kWh; - pierderile totale de cldur ale instalaiei de nclzire, n kWh; aceste pierderi includ Qth componenta Qrhh. Pentru funcionarea instalaiei se nregistreaz i un consum de energie auxiliar, de obicei sub forma energiei electrice, aceasta fiind utilizat pentru acionarea pompelor de circulaie, arztoarelor, servomotoarelor i dispozitivelor automate de reglare, msurare i control. Consumul de energie auxiliar poate fi disponibil ca valoare pentru fiecare sistem (transmisie, distribuie,

14


stocare sau generare) sau ca valoare global (W). O parte din energia auxiliar poate fi recuperat sub form de cldur, Qrhh pentru instalaia de nclzire sau Qrwh aferent instalaiei de ap cald de consum (acc).

III.1.2. Procedura general de calcul sezonier pentru nclzire; scheme logice Metoda de calcul pentru stabilirea necesarului anual de cldur pentru nclzire al unei cldiri are la baz ntocmirea unui bilan energetic care include urmtorii termeni (se ia n considerare numai cldura sensibil): pierderile de cldur prin transmisie i ventilare de la spaiul nclzit ctre mediul exterior; pierderile de cldur prin transmisie i ventilare ntre zonele nvecinate; degajrile interne de cldur; aporturile solare; pierderile de cldur aferente producerii, distribuiei, cedrii de cldur i aferente reglajului instalaiei de nclzire; energiile introduse n instalaia de nclzire, inclusiv energia recuperat. n funcie de tipul instalaiei de nclzire, n bilan se va introduce dac este cazul i aportul surselor alternative, fiind inclus energia obinut din diverse surse regenerabile (panouri solare, pompe de cldur etc.). Procedura general de calcul este sintetizat dup cum urmeaz: 1) se stabilesc temperaturile exterioare medii lunare, viteza convenional a vntului de calcul, n funcie de zona eolian, valorile medii lunare ale intensitile radiaiei solare conform Metodologia Mc001 i anexe i se calculeaz temperatura exterioar medie pe perioadele de calcul; 2) se definesc limitele spaiului nclzit i ale spaiilor nenclzite; dac este cazul se mparte cldirea n zone diferite, realizndu-se zonare acesteia (cazul cldirilor multizonale) si se stabilesc caracteristicile geometrice Aanv, Ainc, Vinc; 3) n cazul nclzirii cu intermiten, se definesc intervalele de timp care sunt caracterizate de programe diferite de nclzire (de exemplu zi, noapte, sfrit de sptmn); 4) n cazul cldirilor monozonale se calculeaz caracteristicile termice ale elementelor de construcie, coeficienii de pierderi prin transmisie i ventilare ai spaiului nclzit; n cazul cldirilor multizonale, se determin coeficienii de pierderi de cldur pentru fiecare zon n parte, apoi se nsumeaz valorile obinndu-se pierderile globale ale cldirii multizonale; 5) pentru determinarea duratei de nclzire se aplic Metodologia Mc001-PII.2; 6) se stabilete temperatura interioar a ncperilor nclzite pentru fiecare perioad, i; 7) se calculeaz pierderile termice totale, QL; 8) se calculeaz degajrile interne de cldur, Qi; 9) se calculeaz aporturile solare, Qs; 10) se calculeaz factorul de utilizare al aporturilor de cldur, ; 11) se calculeaz necesarul anual de energie pentru nclzire al cldirii, Qh; 12) se calculeaz pierderile de energie ale subsistemelor care compun instalaia de nclzire (12.1 transmisie, 12.2 distribuie, 12.3 generare si 12.4 energie auxiliar); 13) se calculeaz energia recuperat de la instalaia de nclzire i de la instalaia de acc;

15


14) se calculeaz necesarul total de energie pentru nclzire, Qf,h. n figurile III.1.2-a i b sunt prezentate schemele logice pentru determinarea consumurilor globale de energie pentru nclzire n cazurile: cldiri rezideniale sau teriare racordate la surse de cldur urbane (procedura de calcul detaliat n paragraf III.1.3); cldiri rezideniale sau teriare cu surs de cldur proprie (procedura de calcul detaliat n paragraf III.1.4).

16


Figura III.1.2-a Schema bloc de calcul a consumului de energie pentru nclzire pentru cldiri rezideniale/teriare alimentate de la surse urbane(*indicaiile din casete se refer la paragrafele din lucrare)

17


Figura III.1.2-b Schema bloc de calcul a consumului de energie pentru nclzire pentru cldiri rezideniale/teriare alimentate de la surse proprii(*indicaiile din casete se refer la paragrafele din lucrare)

18


III.1.3. Procedura de calcul pentru cldiri rezideniale/teriare alimentate de la surse urbane pe sezonul de nclzire Regimul de ocupare pentru astfel de cldiri este fie continuu (cu furnizare continu de energie pentru nclzire), fie intermitent (cu furnizare intermitent de energie pentru nclzire). Modelul de calcul este simplificat n regim permanent, metoda de calcul aplicndu-se pe ntreaga perioada de nclzire. III.1.3.1. Caracteristici geometrice n cadrul caracteristicilor geometrice se disting lungimi i nlimi ale elementelor ce compun anvelopa, nlimi de nivel, volumul cldirii conform Mc001/2007. Toate aceste arii i volume se determin fie din planurile de arhitectur (dac acestea exist) fie din msurtori efectuate in situ, respectnd conveniile stabilite n Mc001-PI. III.1.3.2. Caracteristici termice Parametrii de performan caracteristici elementelor de anvelop, necesari pentru evaluarea performanei energetice a cldirilor sunt : - rezistene termice unidirecionale (R) n [m2K/W], respectiv transmitane termice unidirecionale (U) n [W/ m2K]; - rezistene termice corectate (R) n [m2K/W], respectiv transmitane termice corectate (U) n [W/ m2K] cu efectul punilor termice; raportul dintre rezistena termic corectat i rezistena termic unidirecional (r); - rezistene termice corectate, medii, pentru fiecare tip de element de construcie perimetral, pe ansamblul cldirii (Rm) n [m2K/W]; - rezisten termic corectat, medie, a anvelopei cldirii (RM); respectiv transmitan termic corectat, medie, a anvelopei cldirii (Ucldire) n [W/ m2K]. Valorile mrimilor menionate mai sus se determin conform prii I a Metodologiei Mc001. III.1.3.3. Parametrii climatici (e, Ij); perioada de nclzire Pentru cldiri rezideniale/teriare valorile de calcul ale temperaturii exterioare i intensitii radiaiei solare se obin prin medierea valorilor lunare pentru ntreaga perioad de nclzire. Perioada de nclzire se stabilete n funcie de temperatura de echilibru conform Mc001/2007. III.1.3.4. Temperaturi de calcul (i, iad) Temperaturile interioare ale ncperilor nclzite (i) Se consider conform reglementrilor tehnice n vigoare (Mc001/2007). Dac ntr-o cldire ncperile au temperaturi de calcul diferite (n limita a 4oC), dar exist o temperatur predominant, n calcule se consider aceast temperatur. Pentru cldirile de locuit se consider i = +20oC. Dac nu exist o temperatur predominant, temperatura interioar convenional de calcul se poate considera temperatura medie ponderat a tuturor ncperilor nclzite:

19


i =

A Aij j

j

[oC]

(III.1.2)

n care: Aj este aria ncperii j n m2, avnd temperatura interioar ij n [C] .

Temperatura interioar corectat iad (n cazul cldirilor teriare cu energie furnizat intermitent) pe perioada de nclzire Acest parametru are o valoare constant care conduce la aceleai pierderi termice ca i n cazul nclzirii cu intermiten pe perioada considerat. Pentru fiecare perioad de nclzire redus temperatura interioar corectat se calculeaz utiliznd procedura definit n Mc001/2007. III.1.3.5. Determinarea programului de funcionare (t) n cazul utilizrii nclzirii cu intermiten, programul de funcionare se mparte n intervale de nclzire normal alternnd cu intervale de nclzire redus (de exemplu nopi, sfrituri de sptmn i vacane). Pentru intervalele de nclzire normal se stabilete temperatura interioar convenional de calcul constant. Pentru perioadele de nclzire redus pot fi programe de funcionare diferite. n acest caz consumurile de energie se vor calcula pentru fiecare tip de perioad de nclzire. III.1.3.6. Calculul pierderilor de energie ale cldirii (QL) Pierderile de cldur, QL, ale unei cldiri mono-zon, nclzit la o temperatur interioar uniform, pentru o perioad de calcul dat, sunt :

QL = H ( i e ) t = L tn care

[kWh]

(III.1.3)

este temperatura interioar de calcul, conform indicaiilor de la paragraful III.1.3.4 n [C]; i - temperatura exterioar medie pe perioada de calcul conform indicaiilor de la paragraful e III.1.3.3 n [C]; t - durata perioadei de calcul n [h]; H - coeficientul de pierderi termice al cldirii n [W/K]; L - fluxul termic pierdut de cldire, n [W]. Coeficientul de pierderi termice H, se calculeaz cu relaia:

H = HT + HV

[W/K]

(III.1.4)

Coeficientul de pierderi termice prin transmisie HT:

H T = L + Ls + H uunde:

[W/K]

(III.1.5)

L

este coeficientul de cuplaj termic prin anvelopa cldirii, definit prin relaia

20


L= UjAj + klk + j , n [W/K] unde Uj este transmitana termic e elementului de construcie jn [W/m2K], Aj este aria elementului de construcie j n [m2], k este coeficientul punilor termice liniare k, lk este lungimea punii termice liniare k n [m] iar j este coeficientul punilor termice punctuale ale elementului de construcie j (conform Mc001/2007-PI); Ls este coeficientul de cuplaj termic prin sol, (conform Mc001/2007-PI, n [W/K]; Hu este coeficientul de pierderi termice prin spaii nenclzite (conform Mc001/2007-PI,), n [W/K]; Hv este coeficientul de pierderi termice aferente debitului de aer ptruns n cldire, n [W/K]. Pierderile termice cauzate de permeabilitatea la aer a anvelopei cldirii (conform Mc001/2007-PI,) sunt exprimate cu relaia:

& H V = a ca Vn care:

[W/K]

(III.1.6)

a ca & V

- capacitatea termic volumic; a ca = 1200 J/(m3K) sau a ca = 0,34 Wh/(m3K); - debitul mediu volumic de aer proaspt, n [m3/s] sau [m3/h]. [W/K] (III.1.7)

sau cu relaia:

H v = a ca n a Vn care:

na V

este numrul mediu de schimburi de aer pe or, n [h-1]; - volumul nclzit, n m3.

Pentru cldirile de locuit i asimitate acestora, numrul mediu de schimburi de aer pe or datorate permeabilitii la aer a cldirii, poate fi evaluat n funcie de: categoria de cldire; clasa de adpostire a cldirii; clasa de permeabilitate la aer a cldirii, utiliznd datele din tabelul 9.7.1 din Metodologia Mc001-PI. Mai multe informaii pentru calculul debitului de aer proaspt sunt prezentate n Mc001-PII.2. n cazul n care se aplic mprirea n perioade de nclzire diferite, pierderile termice, QL, ale unei cldiri mono-zon nclzit la o temperatur uniform i pentru o perioad de calcul dat, se calculeaz cu relaia:

QL = N j H j (iad , j e )t jj =1

N

[kWh]

(III.1.8)

n care

Nj

- numrul de perioade de nclzire de fiecare tip (de exemplu 3: pentru normal, noapte i sfrit de sptmn), pe durata perioadei de calcul; iad,j - temperatura interioar corectat a perioadei de nclzire j, n [C]; tj - durata perioade de nclzire j , corespunztoare regimului de nclzire, n [h]; Hj - coeficientul de pierderi termice ale cldirii n perioada j, n [W/K].

21


e NOT:

- temperatura exterioar medie a perioadei de nclzire n [C];

N tj =1

N

j j

reprezint durata perioadei de calcul.

III.1.3.7. Calculul aporturilor de cldur (Qg) Aporturile totale de cldur ale unei cldiri sau ncperi/zone, Qg, reprezint suma degajrilor interioare de cldur i aporturilor radiaiei solare:

Q g = Qi + Q s = g t

[kWh]

(III.1.9)

g fiind fluxul termic al aporturilor totale de cldur, exprimat n [W]. Aporturile interioare de cldur, Qi, cuprind toat cantitatea de cldur generat n spaiul nclzit de sursele interioare, altele dect instalaia de nclzire, ca de exemplu : - degajri metabolice care provin de la ocupani; - degajri de cldur de la aparate i instalaia de iluminat. Pentru calculul degajrilor de cldur la cldirile rezideniale se utilizeaz fluxurile termice medii lunare sau pe sezonul de nclzire, n funcie de perioada de calcul stabilit. n acest caz, aporturile de cldur interioare se consider 4W/m2 pentru cldiri de locuit, iar energia termic corespunztoare se calculeaz cu relaia urmtoare:

Qi = 4 * AINC * t

[kWh]

(III.1.10)

Spre deosebire de calculul pentru cldiri rezideniale, aporturile de la surse interioare pentru cldirile teriare se determin innd cont de numrul de surse interioare i puterea lor, de aporturile de la iluminat dar i de aporturile de la ocupani n funcie de numrul de ore de ocupare.

Qi = [ i,h + (1 - b) i,u ] * t = I * t

[kWh]

(III.1.11)

unde: i,h sunt aporturi de la sursele interioare, n [kW] i,u sunt aporturi interioare ncperilor nenclzite alturate, n [kW] b - coeficient de reducere ce ine seama c spaiul nenclzit este la o temperatur diferit de cea exterioar (se consult Mc001/2007); Pentru calculul aporturilor de cldur datorate radiaiei solare, suprafeele care se iau n considerare pentru iarn sunt vitrajele, pereii i planeele interioare ale serelor i verandelor, pereii situai n spatele unei placri transparente sau a izolaiei transparente. Aporturile solare depind de radiaia solar total corespunztoare localitii, de orientarea suprafeelor receptoare, de umbrirea permanent i caracteristicile de transmisie i absorbie solar ale suprafeelor receptoare. Pentru o perioad de calcul dat, t, aporturile solare prin suprafee vitrate se calculeaz cu relaia urmtoare :

22


QS = [ I sj Asnj ] + (1 b)[ I sj Asnj.u ]t n j j junde:

[kWh]

(III.1.12)

este radiaia solar total pe perioada de calcul pe o suprafa de 1 m avnd orientarea j, n [W/m]; - Asnj - aria receptoare echivalent a suprafeei n avnd orientarea j n [m2]; - Asnj u - aria receptoare echivalent a suprafeei n avnd orientarea j pentru spaiile nenclzite adiacente spaiului nclzit n [m2]; Prima sum se efectueaz pentru toate orientarile j, iar a doua pentru toate suprafeele n care capteaz radiaia solar.

- Isj

Aria receptoare echivalent As a unui element de anvelop vitrat (de exemplu o fereastr) este: A S = A FS FF g [m2] (III.1.13)unde : este aria total a elementului vitrat n (de exemplu, aria ferestrei) n [m2]; - factorul de umbrire al suprafeei n; - factorul de reducere pentru ramele vitrajelor, egal cu raportul dintre aria suprafeei transparente i aria total a elementului vitrat (conform Mc001-PI); g - transmitana total la energia solar a suprafeei n.

A FS FF

NOT - Pentru definirea factorului de umbrire i a transmitanei la energia solar a vitrajului, se iau n considerare numai elementele de umbrire i de protecie solar permanente, conform indicaiilor din Metodologia Mc001-PI (anexa A12). Transmitana g se calculeaz n funcie de g aplicnd un factor de corecie astfel:

g = Fw g NOT Documentul recomandat pentru calculul valorilor g de transmisie solar este Mc001/2007.

(III.1.14) i a unor valori tipice pentru factorii

Factorul de umbrire, FS , variaz ntre 0 i 1, reprezint reducerea radiaiei solare incidente cauzatde umbriri permanente ale suprafeei considerate datorit unuia din urmtorii factori: - alte cldiri; - elemente topografice (coline, arbori etc.); - proeminene; - alte elemente ale aceleiai cldiri ; - poziia elementului vitrat fa de suprafaa exterioar a peretelui exterior. Factorul de umbrire este definit astfel :

Fs =unde :

I s , ps Is

(III.1.15)

23


I s,ps

este radiaia solar total primit de suprafaa receptoare cu umbriri permanente pe durata sezonului de ncalzire n [W/m2]; Is - radiaia solar total pe care ar primi-o suprafaa receptoare n absena umbririi n 2 [W/m ];. III.1.3.8. Determinarea factorului de utilizare () Calculul factorului de utilizare al aporturilor de cldur se face innd seama de coeficientul adimensional care reprezint raportul dintre aporturi i pierderi de cldur:

=

Qg QL

(III.1.16)

Factorul de utilizare, , are rolul de a compensa pierderile termice suplimentare care apar atunci cnd aporturile de cldur depesc pierderile termice calculate i se calculeaz astfel: dac dac

1 =1 0

==

1 a 1 a +1a a +1

(III.1.17) (III.1.18)

unde a este un parametru numeric care depinde de constanta de timp , definit prin relaia:

a = a0 +

(III.1.19)

Valorile pentru a0 i 0 sunt indicate n tabelul II.1.2 din Metodologia Mc001-PII.1 pentru cldirile alimentate continuu respectiv intermitent cu energie termic Constanta de timp, , caracterizeaz ineria termic interioar a spaiului nclzit i se determin cu relaia:

=C H

C H

[h] este capacitatea termic interioar a cldirii n [Wh/K]; - coeficientul de pierderi termice al cldirii n [W/K].

(III.1.20)

NOT: Dac exist valori convenionale ale constantei de timp pentru cldiri tipice acestea pot fi luate n calcul direct. Figura II.1.5 din Medologia Mc001-PII.1 prezint factorii de utilizare pentru perioadele de calcul lunar i pentru diverse constante de timp, pentru cldiri din categoria I (nclzite continuu) i II (nclzite numai pe timpul zilei). Capacitatea termic interioar a cldirii, C, se calculeaz prin nsumarea capacitailor termice ale tuturor elementelor de construcie n contact termic direct cu aerul interior al zonei considerate: C = jAj = ji ij cij dij Aj [Wh/K] (III.1.21) unde:

24


j este capacitatea termic interioar raportat la arie a elementului de construcie j; Aj - aria elementului j, n [m2]; ij - densitatea materialului stratului i din elementul j, n [kg/m3]; cij - cldura specific masic a materialului stratului i, din elementul j , n [J/kgK]; dij - grosimea stratului i din elementul j , n [m].Suma se efectueaz pentru toate straturile fiecrui element de construcie, pornind de la suprafaa interioar pn fie la primul strat termoizolant, grosimea maxim fiind indicat n tabelul II.1.1 din Metodologia Mc001-PII.1, fie n mijlocul elementului de construcie, la distana cea mai mic. III.1.3.9. Necesarul de energie pentru nclzire (Qh) Se detremin pentru fiecare perioad de calcul/sezon cu relaia: Qh=QL - Qg [kWh] (III.1.22) unde pierderile termice, QL, i aporturile de cldur, Qg, se calculeaz de asemenea pentru fiecare perioad de calcul/sezon. III.1.3.10. Pierderile de energie prin sistemul de transmisie (Qem) Pierderile sistemului de transmisie a cldurii se calculeaz astfel: [kWh] Qem = Qem,str + Qem,emb + Qem,c

(III.1.23)

n care: Qem,str sunt pierderile de cldur cauzate de distribuia neuniform a temperaturii, n [kWh]; Qem,emb - pierderile de cldur cauzate de poziia suprafeelor nclzitoare montate n elementele de construcie - cazul pardoselii, plafonului sau pereilor radiani, n [kWh]; Qem,c - pierderile de cldur cauzate de dispozitivele de reglare a temperaturii interioare, n [kWh].

Pierderile de cldur datorate distribuiei neuniforme a temperaturii interioare se calculeazfolosind valori experimentale stabilite pentru eficiena sistemelor de transmisie a cldurii em cu relaia:

Qem ,str =

1 em

em

Qh

[kWh]

(III.1.24)

Anexa II.1.B din Metodologia Mc001-PII.1 conine exemple de valori pentru eficiena sistemelor de transmisie a cldurii em ca urmare a distribuiei neuniforme a temperaturii interioare. Pierderile de cldur Qem,emb se calculeaz atunci cnd elementul de construcie nclzitor conine o suprafa orientat ctre exteriorul spaiului nclzit, ctre sol, ctre alte cldiri sau ctre alte spaii nenclzite. n situaia n care caracteristicile suprafeelor emisive (exemplu: grosimea sau tipul izolaiei termice) sunt diferite n cadrul aceleiai cldiri, atunci este necesar separarea calculelor pentru fiecare zon omogen din punct de vedere al instalaiei de nclzire prin radiaie. Relaiile de calcul pentru aceste pierderi se regsesc n Metodologia Mc001-PII.1.

25


Pierderile de cldur ale instalaiilor de nclzire Qem,c se refer doar la sistemul de reglare al consumatorului (sistemul de emisie), nelund n calcul influenele pe care reglarea central sau local le poate avea asupra eficienei sursei de cldur sau asupra pierderilor de cldur din reeaua de distribuie. Dac se cunoate eficiena sistemului de reglare c, pierderile de cldur pe care le implic utilizarea unui sistem real de reglare sunt date de:

Q em,c =

1 c

c

Qh

[kWh]

(III.1.25)

n care valori ale eficienei sistemului de reglare c se pot lua din Anexa II.1.C din Metodologia Mc001-PII.1. III.1.3.11. Pierderi de energie prin sistemul de distribuie interior cldirii(Qd) Energia termic pierdut pe reeaua de distribuie n perioada de calcul t, este:

Qd = U i ( m a ,i ) Li t Hi

[kWh]

(III.1.26)

unde:

U

valoarea coeficientului de transfer de cldur, n [W/mK]; temperatura medie a agentului termic, n [C]; temperatura aerului exterior (ambian), n [C]; lungimea conductei, n [m]; numrul de ore n perioada de calcul [h/perioad]; indicele corespunztor conductelor cu aceleai condiii la limit

m aLtH

i

coeficientul de transfer de cldur U pentru conductele izolate, montate n exterior este dat de relaia:

U=

D 1 1 ( ln a + ) 2 D Di a Da

[W/mK]

(III.1.27)

n care: Di , D a - diametrele conductei fr izolaie, respectiv diametrul exterior al conductei n [m]; a - coeficientul global de transfer termic la exteriorul conductei (W/mK) ; D - coeficientul de conducie a izolaiei [W/mK]. Coeficientul de transfer U pentru conducte pozate subteran se calculeaz cu relaia:

U em =

D 1 1 1 4 z ) ( ln a + ln 2 D Di E Da

[W/mK]

(III.1.28)

unde: z este adncimea de pozare, n [m]; coeficientul de conductivitate al solului [W/mK]. E

26


Pierderile de cldur ale unui sistem de conducte trebuie s ia n considerare nu numai pierderile aferente conductelor dar i pe cele ale elementelor conexe (robinete, armturi, suporturi neizolate, etc.). Pentru a lua n considerare pierderile n elementele conexe se consider o lungime echivalent Le. n cazul pierderilor prin corpul robinetelor, inclusiv flanele de mbinare, lungimea echivalent considerat depinde de existena izolaiei aa cum arat tabelul II.1.3 din Metodologia Mc001-PII.1 Lungimea echivalent se va nsuma cu lungimea conductelor. n mod similar, se calculeaz pierderile de cldur nerecuperabile prin conductele orizontale i verticale (coloane), dac acestea sunt pozate n spaii nenclzite. n cazul n care conductele orizontale sau verticale se afl n spaii nclzite, aceste pierderi se consider recuperabile, valoarea lor fiind introdus n bilanul de cldur sub forma Qrhh. III.1.3.12. Pierderile de cldur ale instalaiei de nclzire (Qth) Pierderile de energie ale instalaiei de nclzire in cont de pierderile de energie ale sistemului de transmisie al cldurii Qem i de pierderile de energie ale sistemului de distribuie al cldurii Qd. [kWh] (III.1.29) Q th = Q em + Q d III.1.3.13. Cldura recuperat de la instalaia de nclzire (Qrhh) Cldura recuperat de la instalaia de nclzire este o parte a termenului Qth i se determin cu relaia:

Q rhh = Q d,recuperatunde:

[kWh]

(III.1.30)

Qd,recuperat este cldura recuperat din pierderile sistemului de distribuie a agentului termic, calculat conform paragrafului III.1.3.11 pentru tronsoanele de conducte aflate n spaii nclzite, n [kWh]; III.1.3.14. Cldura recuperat de la instalaia de ap cald de consum (Qrhw) Cldura recuperat de la instalaia de ap cald de consum se determin cu relaia:

Q rh w = Q d,recuperat, a.c.cunde: Qd,recuperata.c.c.

[kWh]

(III.1.31)

este cldura recuperat din pierderile sistemului de distribuie a apei calde de

consum, calculat conform paragrafului III.3.3.4 pentru tronsoanele de conducte aflate n spaii nclzite, n [kWh]; III.1.3.15. Consumul total de energie pentru nclzire n cazul cldirilor alimentate din surse urbane (Qfh) Consumul total de energie pentru nclzire se obine din nsumarea termenilor prezentai n paragrafele anterioare, respectiv:

Q f,h = (Q h - Q rhh - Q rwh ) + Q th =Q h + Q em + Q d -(Q d,r,w + Q rhh + Q rhw )

[kWh/an]

(III.1.32)

27


III.1.4. Procedura de calcul pentru cldiri rezideniale/teriare alimentate de la surse proprii Regimul de ocupare pentru astfel de cldiri este fie continuu (cu furnizare continu de energie pentru nclzire), fie intermitent (cu furnizare intermitent de energie pentru nclzire). Modelul de calcul este simplificat, n regim permanent, metoda de calcul aplicndu-se pe ntreaga perioada de nclzire. III.1.4.1. Caracteristici geometrice A se vedea subcapitolul III.1.3.1. III.1.4.2. Caracteristici termice A se vedea subcapitolul III.1.3.2. III.1.4.3. Determinarea parametrilor climatici (e, Ij) A se vedea subcapitolul III.1.3.3. III.1.4.4. Temperaturi de calcul (i, u, iad) A se vedea subcapitolul III.1.3.4. III.1.4.5. Determinarea programului de funcionare (t) A se vedea subcapitolul III.1.3.5. III.1.4.6. Calculul pierderilor de cldur ale cldirii (L) A se vedea subcapitolul III.1.3.6. n care L = H ( i e ) , exprimat n W. III.1.4.7. Calculul aporturilor de cldur (g) A se vedea subcapitolul III.1.3.7. n care g=i+S, exprimat n W. III.1.4.8. Determinarea factorului de utilizare () A se vedea paragraful III.1.3.8. n care

=

g L

III.1.4.9. Determinarea perioadei de nclzire Perioada de nclzire cuprinde toate zilele pentru care aporturile de cldur calculate cu factorul de utilizare , nu compenseaz pierderile termice. Calculul perioadei de nclzire se face conform MC001/2007. III.1.4.10. Calculul pierderilor de energie termic ale cldirii (QL) Pierderile de cldur, QL, ale unei cldiri mono-zon, nclzit la o temperatur interioar uniform, pentru o perioad de calcul dat, sunt :

QL = H ( i e ) t

[kWh]

(III.1.33)

n care t reprezint durata perioadei de calcul, n ore.

28


III.1.4.11. Calculul aporturilor de cldur (Qg) Dac aporturile de cldur sunt exprimate ca fluxuri de cldur, g, energia corespunztoare acestora se determin astfel :

Q g = g t

[kWh]

(III.1.34)

III.1.4.12. Necesarul de energie pentru nclzire (Qh) A se vedea paragraful III.1.3.9. III.1.4.13. Pierderile de energie prin sistemul de transmisie (Qem) A se vedea paragraful III.1.3.10. III.1.4.14. Pierderile de energie prin sistemul de distribuie (Qd) A se vedea paragraful III.1.3.11. III.1.4.15. Consumul auxiliar de energie (Wde) Consumul anual auxiliar de energie electric, Wde, pentru pompele din instalaiile de nclzire se stabilete simplificat pe baza unei metode tabelare n funcie de aria pardoselilor nclzite din zona de calcul, tipul sursei i modul de reglare al pompei. n anexa II.1.F din Metodologia Mc001 se gsesc valorile orientative privind consumul auxiliar anual de energie electric pentru instalaii de nclzire cu circulaie prin pompare. n timpul funcionrii pompelor de circulaie, o parte din energia electric este transformat n energie termic care se transfer apei. O alt parte din energia termic este transferat (transmis) mediului ambiant. Ambele fraciuni energetice sunt recuperabile. Energia recuperat din ap este:

Qd ,r ,w = kWd ,e = 0, 25 Wd ,e

[kWh/an]

(III.1.35)

III.1.4.16. Pierderile de energie la nivelul sursei de cldur (QG) Pierderea de cldur total la nivelul generatorului se calculeaz n funcie de randamentul sezonier net Gnet cu relaia urmtoare:

QG = QG , out

1 G , net

G , net

[kWh]

(III.1.36)

QG,out se calculeaz n funcie de tipul de cazan: pentru cazane de nclzire: o [kWh] QG,out = Qh + Qem + Qd - kWd,e Pentru tremenul kWd,e a se vedea paragraful III.1.4.15. pentru cazane de nclzire i preparare ap cald de consum: o [kWh] QG,out = Qh + Qem + Qd - kWd,e + Qacc

(III.1.37)

(III.1.38)

29


Pentru tremenul Qacc ( energia consumat de instalaia de ap cald de consum n [kWh]) a se vedea capitolul III.3. o pentru instalaiile de nclzire care utilizeaz combinat surse clasice i neconvenionale sau regenerabile de energie: [kWh] (III.1.39) QG,out = Qh + Qem + Qd -kWd,e + Qacc - Qrg unde Qrg este energia furnizat de sursele regenerabile n perioada de calcul, n [kWh]; Qacc - energia consumat de instalaia de ap cald de consum, n [kWh]. Randamentul sezonier net Gnet se calculeaz n funcie de tipul de cazan, de tipul de combustibil i de modul de funcionare. Pentru ca rezultatele s acopere solicitarea cazanului n sarcin variabil se consider randamentul la ncrcare maxim i randamentul la sarcina minima de 30%. n tabelul II.1.7 din Metodologia Mc001-PII.1 se indic valoarea maxim acceptat de norme pentru randamentul sezonier net, G,net, n funcie de tipul cazanului. Pentru calculul randamentului brut se utilizeaz factorii de conversie f din tabelul II.1.8 n ecuaia urmtoare: (III.1.40) G,net=G,net /f Randamentele cazanelor se calculeaz conform capitolului II.1.8.3.1. din Metodologia Mc001-PII.1. III.1.4.17. Pierderile de cldur ale instalaiei de nclzire (Qth) Pierderile de energie ale instalaiei de nclzire in cont de pierderile de energie ale sistemului de transmisie al cldurii Qem, de pierderile de energie ale sistemului de distribuie al cldurii Qd de pierderile de energie ale sistemului de generare al cldurii QG i de energia auxiliar consumat de pompe Wd,e.

Q th = Q em + Q d + Wd,e +Q G

[kWh]

(III.1.41)

III.1.4.18. Cldura recuperat de la instalaia de nclzire (Qrhh) Cldura recuperat de la instalaia de nclzire (componente termice sau electrice) este o parte a termenului Qth i se determin cu relaia:

Q rhh = Q d,recuperat + Q d,r,wunde:

[kWh]

(III.1.42)

Qd,recuperat se calculeaz conform paragrafului III.1.3.14, n [kWh]; Qd,r,w se determin conform paragrafului III.1.4.15. III.1.4.19. Cldura recuperat de la instalaia de ap cald de consum (Qrwh) Cldura recuperat de la instalaia de ap cald de consum (componente termice sau electrice) se determin cu relaia:

Q rhw = Q d,recuperat ,a.c.c + Q d,r,w,a.c.c.unde:

[kWh]

(III.1.43)

30


Qd,recuperata.c.c.

este cldura recuperat din pierderile sistemului de distribuie a apei calde de

consum, calculat conform paragrafului III.3.3.4 pentru tronsoanele de conducte aflate n spaii nclzite, n [kWh];; Qd,r,w,a.c.c. se determin conform capitol III.3.3.5 III.1.4.20. Consum total de energie pentru nclzire n cazul cldirilor alimentate din surse proprii (Qfh) Consumul total de energie pentru nclzire se obine din nsumarea termenilor prezentai n paragrafele anterioare, respectiv:

Qf,h = (Qh - Qrhh - Qrwh ) + Q th =(Q h + Qem + Qd + Wde + QG )-(Qdrw + Q rhh + Qrhw ) [kWh/an](III.1.44)

31


III.2. INSTALAII DE VENTILARE I CLIMATIZARE Acest capitol cuprinde metodele de calcul pentru evaluarea consumului de energie al instalaiilor de ventilare i climatizare, pentru urmtoarele situaii: instalaii de climatizare (rcire) pentru cldiri, considernd numai sarcina de cldur sensibil; instalaii de ventilare mecanic; instalaii de climatizare considernd sarcina termic sensibil i latent. Metodele detaliaz necesarul de energie la nivelul cldirii i consumul de energie al sistemelor. III.2.1. Coninut general n forma cea mai general, consumul de energie al instalaiilor de climatizare se determin pe baz de bilan care cuprinde urmtoarele componente: necesarul de energie pentru rcire/climatizare (la nivelul cldirii); consumul de energie al instalaiei de ventilare mecanic (dac exist); consumul de energie al componentelor auxiliare ale sistemului de ventilare/climatizare: pompe, ventilatoare, recuperatoare etc.; consumul de energie al sistemului de generare a frigului; pierderile de energie pe circuitele de ap i aer ale sistemului; recuperrile de energie din sistem. Componentele menionate se evalueaz i se nsumeaz diferit la nivelul sistemelor, n funcie de tipul i de complexitatea acestora. III.2.2. Evaluarea consumului de energie pentru instalaii de climatizare (rcire), considernd numai sarcina de cldur sensibil; scheme logice Metoda se aplic la cldiri rezideniale sau teriare climatizate cu sarcini reduse de cldur latent. Sistemul de climatizare poate fi numai aer sau aer ap. Pentru determinarea necesarului de energie pentru rcirea cldirilor, metodologia de calcul a performanei energetice a cldirilor Mc 001-PII detaliaz: metoda de calcul lunar, metoda orar simplificat. n prezenta llucrare se detaliaz metoda lunar; metoda orar necesit un calcul automat. Consumul de energie din sistemul de climatizare se poate calcula: - printr-o metod simplificat care introduce randamentul global al sistemului; - pe baza puterilor calculate n condiii de calcul i considernd un timp de funcionare echivalent al sistemului.

32


Astfel, consumul de energie din sistemul de climatizare, n cazul n care se ia n considerare numai cldura sensibil, se determin cuplnd metodele de calcul ale necesarului de energie pentru rcirea cldirii, cu metodele de calcul al consumului de energie din sistem. Procedura pentru diferitele situaii, se poate urmri n schemele logice dup cum urmeaz: necesarul de energie al ncperii (sarcina sensibil) dup metoda lunar i evaluarea consumului de energie al sistemului prin metoda simplificat, figura III.2.1; necesarul de energie al ncperii (sarcina sensibil) i evaluarea consumului de energie al sistemului pe baza puterilor stabilite n condiii de calcul, figura III.2.2. Pentru sistemele care iau n considerare numai cldura sensibil se recomand ca fluxurile de energie s fie urmrite n diagrama din figura 2.4 din Mc 001-PII.CARACTERISTICI GEOMETRICE ZONA CARACTERISTICI TERMOTEHNICE (U,H,L) PERIOADA DE RACIRE

III.2.5

PARAMETRII CLIMATICI (Normativ I5, SR 4839) (e, Is)

III.1.3.1

III.1.3.2

TEMPERATURI INTERIOARE DE CALCUL (i) proiectNormativ I5

FACTOR DE UTILIZARE (Tr,R)

III.2.2.1

PROGRAM DE FUNCTIONARE (t) proiect

APORTURI/ PIERDERI DE CALDURA ALE CLADIRII (TRANSMISIE+VENTILARE) (QT + QV)

SURSE DE CLDUR PENTRU CLADIRE (SOLARE+INTERIOARE)

III.2.2.1 i III.2.3

(Qs + Qint) III.2.2.1

NECESAR DE ENERGIE PENTRU RCIRE

(Qsist,CTA)III.2.2.2

CONSUM DE ENERGIE ELECTRICA PENTRU INSTALATIA DE CLIMATIZARE (Qel. tot)

III.2.2.3

Fig. III.2.1. Schema logic de calcul pentru necesarul de energie al ncperii (sarcina sensibil), metoda lunar i evaluarea consumului de energie al sistemului prin metoda simplificat

33

BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR FAZA 2, REDACTAREA a II-a, revizia 5 PERIOADA DE RACIRE III.2.5 PARAMETRII CLIMATICI (Normativ I5, SR 4839) (e, xe, Is)

CARACTERISTICI GEOMETRICE ZONA III.1.3.1

CARACTERISTICI TERMOTEHNICE (U,H,L) III.1.3.2

TEMPERATURI DE CALCUL (i) proiect

FACTOR DE UTILIZARE (Tr,R) III.2.2.1

PROGRAM DE FUNCTIONARE (t) proiect

APORTURI/ PIERDERI DE CALDURA ALE CLADIRII (TRANSMISIE+VENTILARE) (QT + QV) III.2.2.1 sau III.2.3

SURSE DE CLDUR PENTRU CLADIRE (SOLARE+INTERIOARE)

(Qs + Qint) III.2.2.1

APORTURI/PIERDERI DE CALDURA IN CONDUCTE DE AER SI APA

III.2.2.3.

CARACTERISTICI CENTRALA DE TRATARE AER **

NECESAR DE ENERGIE PENTRU RCIRE LA NIVELUL CTA

III.2.3.2

(Qsist,CTA) **III.2.3.33.2.,III.3.2.5, III.3.3.4

CARACTERISTICI ALE SISTEMULUI DE DISTRIBUTIE APA RACITA (L,d, )

COEFICIENT DE PERFORMANTA AL SISTEMULUI DE PRODUCERE A FRIGULUI (COP)

ENERGIA NECESARA PENTRU RACIRE LA NIVELUL SURSEI DE FRIG PIERDERI DE ENERGIE PRIN SISTEMUL DE DISTRIBUTIE APA RACITA

(QR, sist,F) III.2.2.3 III.3.2.6

CONSUM DE ENERGIE AUXILIARA (Q aux)

PIERDERI DE ENERGIE ELECTRICA LA SURSA DE FRIG (Qpierd.GTF)

ENERGIE ELECTRICA UTILA PENTRU GENERAREA FRIGULUI (Qel. util F)

III.2.2.3 III.3.4.3

III.2.2.3 III.3.4.2

III.2.2.3

CONSUM DE ENERGIE ELECTRICA PENTRU INSTALATIA DE CLIMATIZARE (Qel. tot)

III.2.2.3 (sau III.2.3.3**)

Fig. III.2.2. Necesarul de energie al ncperii (sarcina sensibil) i evaluarea consumului de energie al sistemului pe baza puterilor stabilite n condiii de calcul.** Numai pentru sistemele de ventilare utilizate i pentru rcire/nclzire

34


Procedura general de calcul Principalele date de intrare necesare pentru efectuarea calculelor sunt: caracteristicile elementelor de anvelop i ale sistemului de ventilare; sursele interioare de cldur, date referitoare la climatul exterior; date privind sistemul de climatizare (rcire): partiionarea cldirii n zone de calcul; tipul de sistem pe fiecare zon, elemente componente i eficiena acestora; pierderi de energie la sursele de rcire i pe distribuia agentului termic; sisteme de recuperarea energiei i care utilizeaz surse regenerabile; debitele de aer modul de comand i control pentru meninerea parametrilor la valorile prescrise; date referitoare la sistemul de ventilare: tipul sistemului (natural sau mecanic, cu sau fr tratarea aerului), elemente componente.

Principalele rezultate ale calculelor sunt:durata sezonului de rcire; necesarul de energie lunar i anual pentru rcirea cldirilor ; consumul de energie lunar i anual pentru rcirea cldirilor ; consumul de energie auxiliar pentru rcire i ventilare; consumul total de energie pentru climatizare. n metoda lunar, bilanul de energie se scrie pentru o period de timp de o lun. Parametrii climatici sunt valori medii pentru luna de calcul. Cldirea poate avea mai multe zone termice, cu temperaturi interioare prescrise diferite i cu scenarii de funcionare diferite. In cele ce urmeaz se prezint calculul pentru o cldire monozon; n cazul mai multor zone, calculul se repet similar pentru fiecare zon i rezultatele se nsumeaz dup caz, la nivelul zonelor i a sistemelor, cu sau fr a lua n considerare interaciunea dintre zone. Sistemul de rcire poate avea o funcionare continu sau intermitent. Calculul se realizeaz urmrind etapele descrise n cele ce urmeaz. 1) Se definete conturul zonei condiionate (rcite), cu toate caracteristicile termofizice ale anvelopei. 2) Se stabilete durata sezonului de rcire. 3) Se calculeaz pentru fiecare lun, pe baz de bilan, necesarul de energie pentru rcirea cldirii, QR. Bilanul de energie la nivelul cldirii include urmtorii termeni (numai cldur sensibil): - transferul de cldur prin transmisie, dintre spaiul climatizat i mediul exterior, datorat diferenelor de temperatur,

35


- transferul de cldur pentru nclzirea/rcirea aerului de ventilare introdus mecanic sau natural, datorat diferenelor de temperatur dintre spaiul climatizat i aerul introdus, - cldura provenit de la sursele interioare de cldur, - cldura datorat aporturilor solare. 4) Se calculeaz energia consumat la nivelul sistemului, pe baza bilanului de energie al sistemului de rcire care include dup caz, urmatorii factori: necesarul de energie pentru rcirea cldirii; energia furnizat de sistemele ce utilizeaz energie regenerabil; pierderile de energie care au loc la generare, stocare, distribuie i emisie n sistemele de rcire; energia introdus n sistemele de rcire; ca un caz particular, energia primar produs de aceste sisteme de rcire (de exemplu energie electric ce rezult dintr-un sistem de co sau trigenerare). Bilanul de energie al fiecrui sistem cuprinde de asemenea i energia recuperat n sistem de la diverse surse i la diferite niveluri. III.2.2.1. Calculul necesarului de energie pentru rcirea cldirilor, metoda lunar, numai cldur sensibil. Necesarul de energie pentru fiecare lun de calcul Q R [MJ], se calculeaz conform relaiei: Q R = Qsurse,R R QTr,R (III.2.1) n care: - QTr,R - energia total transferat ntre cldire i mediul exterior, n situaia rcirii cldirilor, [MJ]; - Qsurse,R - energia furnizat cldirii de sursele de cldur, n situaia rcirii, [MJ], - R - factorul de utilizare a pierderilor de cldur, n situaia rcirii.

Semnul plus sau minus din relaia III.2.1 are semnificaia c n medoda lunar, QTr,R poate apare ca aport sau pierdere de cldur.Cldur transferat ntre cldire i mediul adiacent neclimatizat, QTr se calculeaz cu relaia: QTr = QT + QV (III.2.2) n care: QT - cldura transferat prin transmisie, [MJ]; QV - cldura transferat prin aerul de ventilare, [MJ]. Cldura total de la sursele interioare, Qsurse : Qsurse = Qint + QS cu: Qint - cldura degajat de sursele interioare , [MJ]; QS - cldura provenit de la soare , [MJ].

(III.2.3)

36


Pentru calcul se detaliaz n continuare mrimile din relaiile III.2.2 i III.2.3. QT = k { HT,k. (i e,k)}.t (III.2.4) n care: HT,k coeficientul de transfer termic al elementului k, ctre spaiul sau zona de temperatur e,k, [W/K]; i - temperatura interioar a cldirii, prevzut n proiect pentru a realiza confortul termic interior n situaia climatizrii; e,k - temperatura exterioar medie lunar sau a zonei adiacente elementului k; t - durata de calcul (pentru fiecare lun); [Ms]. Pentru fiecare element exterior, transmitana HT, se calculeaz cu relaia: (III.2.5) HT = L + Ls + Hu unde: L - coeficientul de cuplaj termic pentru anvelopa cldirii, [W/K]; Ls - coeficientul de cuplaj termic pentru sol, [W/K]; Hu - coeficientul de transfer termic ctre spaii neclimate, [W/K]. [W/K] (III.2.6) L= UjAj + klk + j unde: Uj - transmitana termic a elementului j de anvelop a cldirii, [W/(m2K)]; Aj aria elementului j, [m2]; k - transmitana termic liniar a punii termice liniare k, [W/(mK)]; lk lungimea punii termice liniare k, [m]; j - transmitana termic punctual a punii termice punctuale j, [W/K]. Pentru semnificaia fizic i detalierea calculelor privind caracteristicile termice ale elementelor de construcie - document recomandat: Mc001/2007. n calculul transferului de cldur ctre zone/cldiri adiacente zonei climatizate, temperatura

e,k reprezint temperatura zonei/cldirii adiacente, avnd valori care corespund structurii iutilizrii acesteia; efectul radiaiei solare asupra temperaturii e,k asupra spaiilor foarte vitrate adiacente zonei climatizate, trebuie tratat prin modele detaliate; la calculul transferului de cldur ctre sol temperatura e,k este egal cu temperatura mediului exterior. Efectul radiaiei nocturne trebuie luat n considerare mai ales n cazul ferestrelor protejate prin dispozitive exterioare (obloane sau jaluzele). Pentru tratarea acestor situaii ca i pentru alte cazuri speciale (perei solari ventilai, alte elemente ventilate ale anvelopei, surse interioare de joas temperatur), se recomand Metodologia Mc001 i studii specializate. Energia disipat de cldire prin ventilare, QV [MJ]se calculeaz n fiecare conform relaiei: (III.2.7) QV = k{HV,k(i - intr,k}.t n care: HV,k - coeficientul de transfer prin ventilare datorat aerului introdus n zona de calcul, prin elementul k, [W/K]; intr,k, - temperatura de introducere (refulare), [K]; i - temperatura interioar a cldirii, prescris pentru a realiza confortul termic interior n situaia climatizrii, [K]; t -durata de calcul, pentru luna respectiv, [Ms]. Pentru un debit de aer volumic

V V,k cunoscut, coeficientul de transfer de cldur prin ventilare

HV,k, pentru fiecare lun de calcul, se calculeaz conform relaiei:

37


H V ,k = a ca V V ,k ,n care:

(III.2.8)

V

V,k

- debitul volumic aferent elementului aeraulic k, [m3/s]; a ca - capacitatea

caloric a aerului refulat ce poate fi considerat 1200 J/m3K. Valoarea temperaturii de introducere intr,k a acestui debit, se stabilete pentru una din urmtoarele situaii: - ventilare natural inclusiv infiltraii de aer din exterior intr,k este egala cu temperatura aerului exterior e; - ventilare natural ce include infiltraii de aer din ncperile adiacente necondiionate sau din poduri, mansarde sau alte spaii nchise insorite (sere), intr,k este egala cu temperatura echivalent a spaiilor adiacente; - ventilare provenit de la un sistem de ventilare mecanic intr,k este egal cu temperatura de introducere a aerului ce intr prin acest tip de sistem. Precizri pentru situii particulare n cazul n care aerul de ventilare este tratat (rcit, nclzit), se poate ca intr = intr,k, caz n care energia disipat de cldire prin ventilare, QV = 0. In acest caz, n calculul consumului de energie al zonei se va include consumul de energie pentru ventilare ( III.2.3).

Cazul utilizrii recuperatoarelor de cldurRecuperarea cldurii din aerul evacuat se ia n considerare fie prin introducerea n calcul a unui debit de aer mai mic deci cel real, reducerea fiind proporional cu eficiena recuperatorului, fie nlocuind temperatura exterioar cu temperatura aerului introdus, obinut ca funcie de temperatura zonei i de eficiena recuperatorului. Alte detalii sunt furnizate n Mc001-PII ( II.2.4.8.2).

In cazul ventilrii nocturne, se consider un debit volumic mediu suplimentar V V ,k[m3/s], calculat prin introducerea unor factori de corecie ce in cont de diferena de temperatur, de efectele dinamice i de eficiena sistemului. Detalii suplimentare sunt furnizate n Mc001-PII ( II.2.4.8.2). Degajri de cldur de la surse interioare n funcie de procesul din ncpere, sursele de cldur pot fi: ocupanii, aparate electrice, iluminatul, cldura degajat sau absorbit datorit instalaiilor ce strabat ncperea, inclusiv cele de canalizare; cldura disipat sau absorbit de instalaiile de ventilare, nclzire sau rcire, altele dect cele pentru climatizarea spaiului respectiv, cldura din procesele tehnologice desfurate n ncpere. Energia total furnizat de sursele interioare de cldur, n situaia rcirii cldirii, Qsurse [MJ] se calculeaz cu relaia:

Qsurse = Qsurse,k + (1 bl ) * Qsurse ,nc ,lk l

(III.2.9)

38

unde:

Q

surse ,k

=

BREVIAR DE CALCUL AL PERFORMANEI ENERGETICE A CLDIRILOR FAZA 2, REDACTAREA a II-a, revizia 5surse ,med ,k

t

Qsurse,nc ,l = surse,med ,nc ,l t

n care: Qsurse,k - energia furnizat de sursa k n spaiul climatizat, n timpul lunii considerate, [MJ]; Qsurse,nc,l - energia furnizat de sursa interioar l dintr-un spaiu adiacent neclimatizat, n timpul sezonului sau lunii considerate, [MJ]; bl - factor de reducere al efectului sursei din spaiul adiacent neclimatizat, surse ,med ,k - fluxul de cldur mediu degajat de sursa interioar k,

surse ,med ,nc ,l - fluxul de cldur mediu degajat de sursa interioar, aflat n spaiul adiacentneclimatizat, t - durat perioadei de calcul (luna), [Ms]; Pentru calcularea degajrilor de cldur de la sursele interioare, se fac urmtoarele precizri: - o parte din cldura degajat de sursele interioare, poate fi recuperat fie n elementele perimetrale ale cldiri, fie n sistemul care se calculeaz, fie n alt sistem; n cele ce urmeaz se consider numai cldura recuperat n cldire; - pentru simplificare, cantitile mici de cldur disipate n sistem i recuperate n cldire pot fi ignorate n calculul necesarului de energie pentru rcire, putnd fi evaluate n cadrul calculului performanei energetice globale a sistemului, prin introducerea unor factori de corecie; - o surs rece, ce contribuie la eliminarea unei cantiti de cldur din zona de calcul trebuie tratat ca o surs obinuit, dar de semn opus (negativ); Cu aceste observaii, fluxul total de cldur datorat surselor interioare surse [W], se scrie:

surse = oc + ap ,e + il + acm +c + i ,r ,V + proc

(III.2.10)

n care: oc - fluxul de cldur cedat de ocupani, [W]; ap ,e - fluxul de cldur cedat de aparatura electric,[W]; il - fluxul de cldur de la iluminat, [W]; acm+c - fluxul de cldur de la instalaiile de ap cald menajer i canalizare, [W];

I , R ,V

- fluxul de cldur cedat de

instalaiile de nclzire, rcire i ventilare,[W]; proc - fluxul de cldur din procese tehnologice i prepararea hranei,[W].

Cldura degajat de ocupani i cldura de la aparatura electricValorile orare i sptmnale ale fluxului de cldur cedat de ocupanti i de aparatura electric aflat n ncpere trebuie determinate n funcie de tipul i gradul de ocupare al cldirii, de modul de utilizare a cldirii, i de scopul calculului. In acest caz, dificultatea calculului este de a utiliza valori medii lunare, care s ia n considerare scenarii de funcionare, factori de simultaneitate etc. n absena altor date, pot fi utilizate valorile din Mc001-PII.

Cldura degajat de la iluminatul artificialValoarea fluxului de cldur degajat de la iluminat il este suma dintre: - fluxul de cldur cedat de corpurile de iluminat i

39


- fluxul de cldur degajat de alte aparate de iluminat prezente n ncpere i care nu fac parte din prima categorie : corpuri de iluminat decorative, iluminat de siguran, lampi speciale, ingropate etc. Pentru toate aceste dispozitive, trebuie utilizate valorile existente n documentaia de specialitate, n funcie de utilizarea cldirii i scopul calculului. Observaie : Fluxul de cldur nu include cldura evacuat direct prin sistemul de ventilare utilizat pentru evacuarea cldurii de la corpurile de iluminat (dac este utilizat un astfel de sistem).

Cldura degajat de la instalaiile de ap cald, ap rece i canalizareFluxul de cldur cedat/primit de instalaiile de ap rece, ap cald de consum i canalizare ctre/de la ncperea climatizat, se scrie conform relaiei:

acm + c = acm + ar + cn care:

(III.2.11)

acm = acm Lacm

unde: acm+c - fluxul de cldur cedat/primit de instalaiile de ap rece, ap cald de consum i canalizare, [W] ; acm - flux de cldur datorat conductelor de ap cald, [W]; ar+c - fluxul de cldur datorat apei reci i canalizarii interioare, [W]; acm - fluxul de cldur unitar cedat de instalaia de ap cald de consum, [W/m] ; Lacm - lungimea conductelor din sistemul de ap cald menajer din zona de cldire considerat, [m]. Pentru detaliere, document de referin Mc001-PII. Dac se apreciaz ca fiind neimportante n raport cu alte fluxuri de cldur, ele pot fi neglijate.

Cldura cedat/absorbit de la sistemele de nclzire, rcire i ventilare, I , R ,V :

I , R,V = I + R + Vn care :

(III.2.12)

I - flux de cldur de la sistemul de nclzire din spaiul climatizat, [W]; R - flux de cldur de la sistemul de rcire din spaiul climatizat, [W];V - flux de cldur de la sistemul de ventilare din spaiul climatizat, [W];Valoarea fluxului de cldur de la sistemul de nclzire I , poate proveni de la surse de energie auxiliar (pompe, ventilatoare i componente electronice), precum i la cldura disipat n procesele de emisie, circulaie, distribuie i inmagazinare a cldurii din sistemul de nclzire, n zona considerat. Aceste date trebuie considerate, fie ca medii lunare. Valoarea fluxului de cldur provenit de la sistemul de rcire R se refer la sursele de energie auxiliar (pompe, ventilatoare i componente electronice) din zona considerat precum i la cldura disipat n procesele de emisie, circulaie, distribuie i stocare din sistemul de rcire. Pentru aceast metod, aceste date trebuie obinute ca valori medii lunare.

40


Valoarea fluxului de cldur transferat de la sistemul de ventilare, V se refer la cldura disipat n zona de calcul de alt sistem de ventilare. Cldura care provine de la sistemul de ventilare care introduce aer n zona respectiv, trebuie luat n considerare printr-o cretere a temperaturii de introducere (relaia III.2.34) i de aceea nu trebuie considerat ca o surs interioar n sine.

Cldura degajat de la procese tehnologice i prepararea hraneiFluxul de cldur transferat ctre sau de la ncpere ce rezult din procese tehnologice sau de preparare a hranei - proc - depinde de tipul de utilizare a cldirii i poate fi determinat pe baza documentaiei de specialitate. Pentru valori prin lips se recomand Mc001-PII.

Fluxurile de cldur se nmulesc cu durata de emisie pentru a obine energia introdus n ncpere, pe perioada de calcul Aporturi de cldur solare Aporturile de cldur solare sunt funcie de radiaia solar la nivelul localitii n care se afl cldirea, de orientarea suprafeelor receptoare, de coeficienii lor de transmitere, absorbtie i reflexie a radiaiei solare, precum i de caracteristicile de transfer ale acestor suprafee. Energia total ptruns n interior, ntr-o zon a cldirii, datorit radiaiei solare (aportul solar) Qs [MJ], se calculeaz cu relaia:

Q s = Q s ,c + (1 b j )Q s ,nc , jj

[

]

(III.2.13)

n care:

Q s ,c = (I s ,k Fsu ,k As ,k ) iQs ,nc , j = (I s , j Fsu , j As , j )ncj

k

unde:

Qs,c - energia solar ptruns n zona de calcul, prin elementele perimetrale exterioare alecldirii, pentru luna considerat, [MJ]; Qs,nc,j - energia solar ptruns n zona de calcul pentru luna considerat, datorat aporturilor solare din zona adiacent j, neclimatizat), [MJ]; bj - factor de reducere a aporturilor de la spaiul neclimatizat j, Fsu,k - factor de reducere a aporturilor solare datorit umbririi prin elemente exterioare, a ariei de captare efectiva corespunzatoare suprafeei k, As,k - aria de captare efectiv a suprafeei k, pentru o orientare i un unghi de nclinare dat, n zona considerat As,j - idem As,k, pentru aporturi solare ctre spaiul adiacent j neclimatizat, [m2]; Is,k - radiaia solar total, integrat pe perioada de calcul, egal cu energia solar captat de 1 m2 al suprafetei k, pentru o orientare i nclinare dat a acesteia; Is,j - idem Is,k, pentru aporturi solare ctre spaiul adiacent j neclimatizat, [m2];

41


Fsu - factor subunitar denumit factor de reducere al aporturilor solare datorat umbririiexterioare. Pentru detalii i valori, document recomandat Mc001-PII.

Arii de captare efective a radiaiei solareAriile de captare a radiaiei solare se determin pentru toate tipurile de elemente perimetrale ale unei cldiri, care capteaz radiaia solar (suprafee vitrate exterioare, elemente opace exterioare, perei i planee interioare din spaii tip ser, precum i perei aflai n spatele unor elemente de acoperire sau izolaii transparente. Caracteristicile de captare ale acestor suprafee depind de climatul local i de factori dependeni de perioada de calcul, cum ar fi poziia soarelui sau raportul dintre radiaia direct i difuz; n consecin, trebuie alese valori medii adecvate scopului urmrit (rcire sau verificarea confortului termic de var). Aria de captare efectiv a unui element de anvelopa vitrat se calculeaz cu relaia:

AS , F = Fu (1 Ft )AF

(III.2.14)

n care: AF - aria totala a elementului vitrat, inclusiv rama, [m2]; Ft - factor de tmplrie, egal cu raportul dintre aria ramei i aria totala a geamului; Fu - factor de umbrire al fereastrei datorat dispozitivelor de umbrire mobile, cu care aceasta este prevazut; - factor de transmisie (transmitana) a energiei solare prin elementul vitrat. Ca valoare prin lips, se poate utiliza o pondere a ramei Ft = 0,2. Transmitana a elementului vitrat reprezint media raportului dintre energia solar transmis prin elementul vitrat neumbrit i energia solar incidenta. MC 001 stabilete metodele de calcul pentru determinarea transmitanei totale a suprafeelor vitrate echipate cu dispozitive de protecie solar. Reducerea aporturilor solare prin utilizarea elementelor de umbrire mobile, se ia n considerare prin factorul de reducere a aporturilor, care se calculeaz cu relaia:

Fu = (1 f u ) + f u u /

[

]

(III.2.15)

n care: Fu - Factorul de reducere a aporturilor solare datorat elementelor de umbrire mobile

- transmitana total a ferestrei, n situaia n care nu sunt utilizate elemente de umbriremobile ;

u - transmitana total a ferestrei, n situaia utilizrii elementelor de umbrire mobile;fu - factor de corecie n funcie de durat de utilizare a elementelor de umbrire mobile.Factorul fu se determin pe baza metodei detaliate n Anexa II.2.D din MC 001-PII. Umbrirea elementelor vitrate trebuie luat n calcul atunci cnd radiaia solar incident pe suprafaa elementului la ora de calcul, depaete 300 W/m2 i neglijat dac radiaia este inferioar acestei valori.

42


Aria de captare efectiv a radiaiei solare pentru elemente opaceAria de captare efectiv a unui element opac de anvelopa (perete, teras) As,p (m2) se calculeaza cu formula:

As , p = Fcer p R p ,seU p Ap

(III.2.16)

n care: Fcer - factor de corecie ce ine cont de schimbul de cldur prin radiaie al peretelui ctre bolta cereasc, [m2K/W];

p - coeficient de absorbie a radiaiei solare de ctre elementul opac considerat;Ap - aria totala a peretelui considerat de calcul, [m2]; Rp,se - rezistena termic a elementului opac, determinat conform Mc001-PI, [m2K/W]; Up transmitana termic a peretelui, determinat conform Mc001-PI, [W/m2K]; Factorul de corecie Fcer se calculeaz cu relaia : 1 cer t Fcer = (III.2.17) p I s, pn care :

cer - fluxul de cldur unitar datorat transferului de cldur prin radiaie ctre bolta cereasc,[W/m2] ; Is,P - radiaia solar total integrat (energia solar) la nivelul elementului opac, [MJ/m2 ] ; t - perioada de calcul, [Ms] ; Fluxul de cldura unitar transferat prin radiaie ctre bolta cereasc se srie:

cer = F f hr ,e ecer

(III.2.18)

n care: Ff - factor de form dintre elementul opac i bolta cereasc (1 pentru teras orizontal deschis, 0,5 pentru un perete exterior nemascat) ; hr,e - coeficient de transfer de cldur prin radiaie la exterior, [W/m2K] ;

ecer - diferenta medie de temperatur dintre aerul exterior i temperaturaaparent a bolii cereti, [C]. Pentru calculul coeficientului de transfer hr,e, se recomand Mc001-PII. Ca valoare prin lips hr,e = 5 W/m2K, valoare ce corespunde la o temperatur medie a suprafeei exterioare de 10 C. Atunci cnd temperatura boltii cereti nu este disponibil n bazele de date climatice, diferena medie de temperatur ecer = 11K. Calculul factorului de utilizare a pierderilor de cldur Efectele dinamice ale transferului de cldur sunt luate n considerare prin introducerea factor de utilizare a aporturilor/pierderilor de cldur n situaia rcirii, Tr,R.

43


Efectul ineriei termice a cldirii n cazul rcirii intermitente sau opririi furnizrii frigului este luat n considerare prin introducerea unei ajustari (corecii) a temperaturii interioare prescrise sau a unei corecii aplicate necesarului de energie pentru rcire. Factorul de utilizare a pierderilor de cldur este funcie de raportul dintre pierderile i aporturile de cldur i de ineria termic a cldirii, conform urmtoarelor relaii: Notnd cu R raportul dintre pierderile i aporturile de cldur n situaia rcirii, - dac R>0 i R 1 atunci - dac R =1 atunci Tr , R =

Tr ,R =R +1 R;

1 R R R +1 ; 1 R

(III.2.19)

- dac R < 0 atunci Tr , R = 1 n care, pentru fiecare lun i pentru fiecare zon considerat: Tr,R - factorul de utilizare a pierderilor de cldur n situaia rcirii; R - raportul dintre aporturile i pierderile de cldur ale zonei n perioada de rcire: Q (III.2.20) R = surse, R QTr , R

Qsurse,R - aporturile de cldura totale pentru rcire, determinate anterior, [MJ]; QTr,R - energia total transferat ntre cldire i mediul exterior, n situaia rcirii cldirilor, R - parametru numeric adimensional ce depinde de constanta de timp a cldirii pentru rcire R,care se calculeaz cu relaia:

R = 0R +

R 0R

(III.2.21)

unde: 0 R - parametru numeric de referin;

R

- constanta de timp pentru rcire, n ore;

0 R - constanta de timp de referin pentru rcire,Valorile recomandate pentru 0 R i 0 R ca i graficul variaiei factorului de utilizare tR pentru o perioad de calcul lunar i pentru diverse constante de timp, sunt date n Mc001-PII.

Constanta de timp a cldirii pentru rcire,

R [ore] se calculeaz cu relaia :(III.2.22)

R =

C m / 3,6 HT

unde : Cm - capacitatea termic a cldirii, [kJ/K]; HT - coeficient de transmisie a cldurii prin elementele cldirii [W/K]. Valori convenionale ale constantei de timp pentru diverse tipuri de cldiri pot fi calculate pentru tipuri de cldiri reprezentative construite. Valori curente sunt date n MC 001.

44


Capacitatea termic intern a cldirii sau a unei zone, Cm se obine prin insumarea capacitilor termice ale tuturor elementelor de construcii aflate n contact cu aerul interior al zonei luate n considerare (document recomandat Mc001-PII). Corecii pentru regimul de funcionare al instalaiilor

Cazul funcionrii n regim continuPentru rcirea continu a cldirii pe toat perioada sezonului de rcire, calculul energiei pentru rcire se face cf. relaiei III.2.1 utiliznd ca temperatur interioar, temperatura prescris pentru climatizare i.

Cazul rcirii n regim intermitentEnergia necesar pentru rcire n cazul rcirii intermitente QR,interm se calculeaz cu relaia:

QR ,int erm = aR , int ermQR + (1 aR , int erm )QR , tot , int erm

(III.2.23)

unde: QR - energia necesar pentru rcire, calculat conform relaiei III.2.1 presupunnd c pentru toate zilele lunii, controlul i setarea termostatului de ambian corespunde unei situaii de rcire n regim continu, [MJ]; QR,tot,interm - energia necesar pentru rcire, calculat conform relaiei III.2.1, presupunnd c pentru toate zilele lunii, controlul i setarea termostatului de ambient corespund perioadei de intermiten, [MJ]; aR,inter

Documents

breviar Mc001-2009