Termotehnica in Constructii

CURS 1

TERMOTEHNICĂIstoric. Noțiuni utile

În fizica aristoteliană căldura era considerată una dintre caracteristicile active ale unui corp. Astfel, ”fierbințeala” împreună cu opusul său ”răceala” și uscăciunea împreună cu opusul său umezeala, erau considerate calități care defineau diversele corpuri.

Mai târziu, RENE DESCARTES(1596-1650) și ROBERT HOOKE(1635-1703) au descris căldura ca pe mișcarea neâncetată a particolelor.

Ulterior, olandezul HERMAN BOERHAAVE(1668-1738) și alții au descris căldura ca pe un fluid invizibil,( pe care l-au numit flux caloric) care poate fi transmis de la un obiect la altul.

Încă din sec.XVIII, contele RUMFORD BENJAMIN THOMPSON(1753-1814) a observat, cu ocazia fabricării țevilor de tun că la perforarea acestora se produce o mare cantitate de căldură și a ajuns la concluzia că aceasta se transmitea țevii prin intermediul mișcării.

După aceea, N.L. SADI CARNOT(1796-1832) intrigat de faptul că motoarele cu abur britanice erau mai eficiente decât cele franțuzești si-a propus să construiască o mașină termică care să funcționeze cu randament maxim. Așa a început să studieze posibilitățile obținerii lucrului mecanic din căldură. În anul 1824 și-a publicat la editura Universtății Sorbona din Paris rezultatele cercetărilor sale în lucrarea cu titlul: ”Reflections sur la puissance motrice du feu”(Reflexii asupra puterii motrice a focului). Această lucrare a rămas aproape necunoscută timp de 10 ani până când CLAPEYRON a comentat-o în „Jurnnal de l”Ecole Polytechnique”.

Anul publicării de către N.L. SADI CARNOT a lucrării sale (1824), deci începutul sec.XIX este considerat momentul istoric în care teoria conform căreia căldura este o formă de mișcare, a învins teoria fluxului caloric. N.L. SADI CARNOT descoperise în esență următoarele:1. Eficiența unui motor termic depinde de diferența de temperatură dintre: - TM (temperatura sursei care determină mișcarea) și: - Tm (temperatura în care motorul își ”descarcă” excesul de căldură, respectiv temperatura mediului în care funcționează motorul).2. Procesele termodinamice deschise nu sunt indicate în obținera lucrului mecanic în cantități industriale, din cauza imposibilității de a readuce sistemul în starea inițială. De aceea el a considerat că doar Procesele termodinamice închise permit obținerea de lucru mecanic în orice cantitate prin repetarea procesului termodinamic. Procesul temodinamic închis, ideal, imaginat de N.L. SADI CARNOT este următorul:

1

Fig. 1: Reprezentarea în diagrama p-V a ciclului Carnot motor.

Așa cum se observă din figură, acesta este format din: două izoterme(1-2 și 3-4), în care căldura schimbată cu mediul exterior

este egală cu lucrul mechanic și: două adiabate(2-3 și 4-1), caracterzate prin faptul că sistemul nu

schimbă energie prin efect termic cu mediul ambient.CONCLUZII

1. Ciclul termodinamic de mai sus, parcurs în sensul acelor de ceasornic senumește:”Ciclul Carnot reversibil direct”. El este un ciclu termodinamic ideal. Mașina termică care ar lucra după acest ciclu ar produce lucru mecanic și ar avea randament termic maxim posibil. 2. Expresia constituie și prima formulare a PRINCIPIULUI II al termodinamicii și anume: Pentru ca o mașină termică să funcționeze ea trebuie să primească o cantitate de căldură de la o sursă cu temperatuta ridicată(q12) și să cedeze o parte din căldura primită altei surse cu temperatura mai scăzută(q34). În realitate randamentele mașinilor termice sunt mult mai mici decât randamentul ciclului Carnot din următoarele cauze importante:

- vitezele de desfășurare a proceselor termodinamice sunt finite.- Ciclurile termodinamice reale pe care le realizează mașinile termice sunt

diferite de ciclul ideal imaginat de Carnot.- Materialele și gazul utilizat influențează transformările energetice.

Aici mi-aș permite un comentariu personal și anume: din păcate randamentele reale sunt ”lamentabile” în comparație cu randamentul ciclului CARNOT ideal, respectiv: - 6....10 % în cazul locomotivelor cu abur. - 18....28 % în cazul instalațiilor de turbine cu abur. - 20....25 % în cazul instalațiilor de turbine cu gaze. - 28....35 % în cazul motoarelor cu ardere internă. În acest sens motorul DIESEL are cel mai bun randament și anume cca. 35 %.

2

http://ro.wikipedia.org/wiki/Imagine:Carnot_cycle_p-V_diagram.svg

CONCLUZII FINALE

1. Se numește lucru mecanic: modul de transfer de energie prin efect macanic.(Acest transfer de energie este caracteristic sistemelor la care parametrii externi variază în timpul procesului).

2. Se numește căldură: modul de transfer de energie prin efect termic.(Acest transfer de energie este caracteristic sistemelor termodinamice care nu-și modifică parametrii externi în timpul procesului). După unii autori cantitatea de energie transferată în acest mod se numește impropriu cantitate de căldură.

În domeniul instalațiilor, cu riscul de a fi catalogați drept mai puțin scrupuloși, denumim cantitate de căldură: cantitatea de energie transferată prin efect termic.

Mărimi de proces

Căldura și lucrul mecanic se definesc numai în procese de transfer de energie, fapt pentru care sunt numite mărimi de proces. Ele reprezintă mărimi care nu caracterizează stările sistemului termodinamic.Mărimi de stare

Dimpotrivă, energia este caracteristică stărilor procesului termodinamic, fapt pentru care este numită mărime de proces.Mărimi de stare sunt de asemenea:Temperatura - este o mărime de stare care caracterizează starea termică a unui corp.În orice mediu, într-un punct, la un moment dat, temperatura are o valoare unică care poate fi definită scalar: Diferenţa de temperatură între două puncte (două medii) diferite, înseamnă o diferenţă de potenţial termic, ceea ce determină transferul de căldură între cele două puncte (medii).Energia internă - este o mărime de stare care reprezintă energia termică a unui corp, într-o stare termodinamică oarecare.Aceasta se notează cu “U” și se măsoară în jouli [J].Entalpia - este o mărime de stare ce caracterizează, ca și energia internă, nivelul energetic al unui sistem termodinamic.Aceasta se notează cu“H”sau“I” și se măsoară de asemenea în jouli [J].Presiunea - reprezintă forța de apăsare exercitată în direcție normală pe unitatea de suprafață a unui corp.

3

COMPLETĂRI PERSONALE

1. Termenul de energie a fost introdus în știință de către THOMAS YOUNG în anul 1807.

2. Termenul de lucru mecanic a fost introdus în știință de către J.VICTOR PONCELET în anul 1825.

3. În țara noastră, abia în anul 1863 a început să se scrie cu caractere latine. Până atunci s-a scris cu caractere chirilice........

Termotehnica este o parte a fizicii tehnice care se ocupă cu studiul legilor de obținere a căldurii din alte forme de energie, precum și cu transformarea, propagarea și utilizarea acesteia.

Toate transformările energetice sunt însoțite de o disipație în mediul ambiant a unei părți din energie, lucru care face ca randamentul tuturor transformărilor energetice cunoscute să fie subunitar.

4

CURS 2

1. TRANSFERUL DE CĂLDURĂ1.0. Generalități

Transferul de căldură este un fenomen care are loc doar în situaţia existenţei unei diferenţe de temperatură, fie între corpuri (sau medii) diferite, fie între zone diferite ale aceluiaşi corp (sau mediu). Formele de transfer termic care prezintă interes în cadrul materiei de față sunt: conducția termică; convecția termică și radiația termică.Cu toate că cele trei moduri de transfer termic sunt diferite, fiecare dintre ele desfășurându-se după legi proprii, în cele mai multe cazuri întâlnite în practică transferul de căldură se produce simultan prin toate aceste forme de transfer sau în unele cazuri prin două dintre ele.

1.1. Conducţia căldurii1.1.1.Definirea fenomenului

Conducția termică este fenomenul de transfer termic prin corpuri fără mişcări aparente, care prezintă neuniformităţi ale câmpului de temperaturi.Intuitiv, conducția termică reprezintă forma de transfer de căldură pe care o resimțim, de exemplu atunci când prindem în mână un obiect cald.

Conducţia termică este caracteristică solidelor şi straturilor subţiri de fluid în repaus.

Conducţia termică este un fenomen difuziv, influenţat atât de electronii, cât şi de ionii sistemului macroscopic.- electronii se deplasează din zonele cu temperaturi ridicate, spre zonele cu temperaturi scăzute, transferând odată cu ei şi energie termică; - ionii efectuează mişcări în timpul cărora au loc ciocniri, însoţite de transfer de energie de la unul la altul. În timpul ciocnirilor energia este transferată din zonele cu temperaturi mai mari spre zonele cu temperaturi mai mici, din aproape în aproape (difuziv).

Jean – Baptiste Biot (1774 – 1862) a schiţat în 1804 teoria matematică a conducţiei termice.

Jean – Baptiste Joseph Fourier (1768 – 1830) i-a dat forma definitivă în celebra lucrare: „THEORIE ANALITIQUE DE LA CHALEUR” (1812).

La baza conducţiei termice stă ipoteza Fourier (sau Legea Fourier, sau Legea experimentală a conducţiei termice) şi anume:

densitatea fluxului termic este direct proporţională cu gradientul de temperatură.

5

(1.1.1/1)

=gradientul de temperatură în direcţia normală la suprafața de transfer de căldură [k/m]. = conductivitatea termică (sau coeficientul de conducție) [w/mk]. Semnul minus din membrul drept indică faptul că sensul de transfer al căldurii, de la zona mai caldă spre cea mai rece, este opus faţă de cel al normalei (de creştere a temperaturii). Pentru determinarea fluxului termic cu Legea Fourier este necesar, așa cum rezultă din relația (1.1.1/1), să cunoaștem: și .

1.1.2. Ecuaţia conducţiei termice

Fie un corp solid arbitrar caracterizat de:- volumul corpului;- suprafaţa care delimitează corpul;- coeficientul de conducţie termică a corpului;- câmpul de temperatură;- câmpul de densitate;

- câmpul de călduri masice (la );- funcţia de izvoare de căldură existentă în interiorul corpurilor.

Ecuaţia de bilanţ termic a corpului este:

= + .

= + (1.1.2/1)

Pentru elemente finite de volum ecuația(1.1.2/1), devine:

(1.1.2/2)

Având în vedere (1.1.1/1) și anume: , relația(1.1.2/2) devine:

Ecuaţia generală a conducţiei termice pentru corpuri neomogene, anizotrope :

6

Fluxul termic debitatde izvoarele interioare

Fluxul termic acumulatÎn interiorul corpului

Fluxul termicdisipat în exterior

= +

(1.1.2/3)

Pentru corpuri omogene( ),izotrope( ), împărțind fiecare termen al relației(1.1.2/3) cu ”ρCP” obţinem:

Ecuaţia generală a conducţiei termice pentru corpuri omogene, izotrope :

(1.1.2/4)

Studiul ecuaţiei conducţiei termice se face în două ipostaze diferite, după cum propagarea căldurii are loc:

- în regim staţionar , cu sau fără izvoare de căldură;- în regim nestaţionar cu sau fără izvoare de căldură. În construcţii, în marea majoritate a situaţiilor avem de a face cu structuri

masive, suficient de omogene, alcătuite din straturi paralele după o singură direcţie, ceea ce face ca abordarea transferului de căldură în ipostaza regimului termic staţionar (în care fluxul de căldură este unidirecţional şi perpendicular pe suprafaţa elementului de construcţie) să fie destul de acoperitoare. Acesta este şi regimul termic pentru calcul.

În construcţiile mai recente, întâlnim elemente de construcţii (pereţi, terase, ş.a) cu alcătuiri mai puţin omogene, din materiale mai puţin masive, ceea ce poate face ca abordarea transferului de căldură în ipoteza regimului termic staţionar să fie insuficientă.

1.1.3. Conducţia termică în regim staţionar (fără izvoare interioare de căldură)

Pentru corpuri omogene, izotropice, din (1.1.2/4), cu particularizările:

- regim staţionar, ceea ce înseamnă :

- fără izvoare interioare de căldură, ceea ce înseamnă :

Obţinem: Adică: pentru transferul de căldură prin conducţie în regim staţionar (fără izvoare interioare de căldură), trebuie studiată ecuaţia (tip Laplace):

(1.1.3/1)

1.1.3.1. Conducţia căldurii prin pereţi plani, paraleli, infiniţi

7

Fie peretele simplu:- cu grosime constantă ;- alcătuit din material omogen şi izotrop;- cu suprafeţele limită: plane, paralele şi infinite (infinite pentru a evita

efectul de margine).Se consideră că temperatura nu variază de-a lungul axelor y şi z, deci suprafeţele izoterme sunt plane şi paralele cu planul yOz. În aceste ipoteze temperatura variază numai de-a lungul axei Ox.

x dx

d

iarna

vara

q

q

i e

si

se

.

d

[°

C]

x [m]

Fig. (1.1.3.1/a) Transferul de căldură prin conducţie la un perete omogen şi izotrop

Fie stratul de grosime infinitezimală dx în cadrul căruia temperatura variază cu . Legea lui Fourier se scrie:

(1.1.3.1/1)

- densitatea fluxului de căldură - coeficientul de conductivitate termică a materialului

- gradientul de temperatură

Din (1.1.3.1/1) rezultă:

(1.1.3.1/2)

Prin integrarea ecuaţiei diferenţiale (1.1.3.1/2) obţinem:

8

(1.1.3.1/3)

Punând condiţiile de limită:

şi făcând în (1.1.3.1/3) (ceea ce rezultă tot din condiţiile de limită)

obţinem:

Din care rezultă densitatea fluxului de căldură: (1.1.3.1/4)

Obţinem imediat,

fluxul termic: (1.1.3.1/5)

cantitatea de căldură: (1.1.3.1/6)

Înlocuind (1.1.3.1/4) în (1.1.3.1/3) obţinem variaţia temperaturii în peretele omogen şi izotrop, care este una liniară și anume:

(1.1.3.1/7)

Noțiuni utile

a. Conductivitatea termică (sau coeficientul de conducţie) reprezintă o proprietate fizică a materialului(sau mediului) prin care are loc transferal de căldură, care defineşte capacitatea acestuia de a conduce căldura.Valoarea ei se determină pe cale experimentală. Din punct de vedere cantitativ, conductivitatea termică reprezintă cantitatea de căldură ce trece printr-un element de construcţie având suprafaţa 1 , grosimea 1 , în timp de 1 oră şi pentru o diferenţă de temperatură între cele două suprafeţe ale elementului de construcţie de 1 ( ).Într-adevăr, din (1.1.3.1/4) avem:

9

în care introducând: [ ] [ ]; [ ]; [ ], rezultă:

Valorile conductivității termice sunt influenţate de următorii factori:

- Densitatea aparentă şi porozitatea materialelor din care este alcătuit elementul de construcţie. creşte cu densitatea şi scade cu porozitatea.

- Umiditatea ( ) elementului de construcţie. creşte cu umiditatea, deoarece odată cu creşterea umidităţii, locul aerului din porii materialului (

) este luat de apă ( ).

-Temperatura elementului de construcţie. creşte cu temperatura. Această creștere este însă nesemnificativă, având în vedere valoarea mică a coeficientului de proporționalitate .

- coeficient de proporţionalitate (creşterea lui pentru 1 ).

10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

1

2

3

0p [%]

[k

cal/

mh°

C]

[kg/m ]

4000 2000 1000 0

3

limite teoretice

cond termice reale

Fig. (1.1.3.1/b) Variaţia conductivităţii termice la materialele anorganice,În funcţie de densitate şi porozitate

b. Coeficientul de permeabilitate termică

10

c. R ezistenţa termică specifică – reprezintă rezistenţa pe care o opune 1 de suprafaţă a elementului de construcţie de grosime la trecerea căldurii

prin conducţie timp de 1 şi pentru o diferenţă de temperatură a celor două suprafeţe de 1 ( ).

Analogie

Din (1.1.3.1/4), şi , rezultă:

Comparând această relaţie cu legea lui Ohm:

Observăm că fenomenul de conducţie termică este analog celui de conducţie

electrică astfel: analog ; analog ; analog

1.1.4. Conducţia termică în regim termic nestaţionar

În regim termic nestaţionar . Pentru cazul transmiterii căldurii după o singură direcţie, densitatea fluxului de căldură din stratul infinitezimal este variabilă.

Deci:

(1.1.4/1)

Variaţia lui ( ) depinde de capacitatea de a acumula (sau de a ceda) căldură, a materialului din care este alcătuit elementul de construcţie. Cantitatea de căldură necesară pentru creşterea temperaturii stratului cu grade în intervalul este:

sau

(1.1.4/2)

Egalând relaţiile (1.1.4/1) = (1.1.4/2) obţinem:

11

(1.1.4/3)

- coeficientul de difuzivitate termică, (caracterizează viteza de egalare a temperaturii în diferite puncte ale mediului în care are loc propagarea căldurii).Evident pentru cazul transmiterii căldurii după două sau trei direcţii, ecuaţia (1.1.4/3) devine:

După două direcții : (1.1.4/4)

După trei direcții : (1.1.4/5)

Determinarea caracteristicilor termice ale elementelor de construcţii în cazul regimului termic nestaţionar presupune integrarea ecuaţiilor diferenţiale (1.1.4/3) sau (1.1.4/4) sau (1.1.4/5) după caz, în condiţiile la limită caracteristice.Cum rezolvarea analitică a acestei probleme nu este posibilă, în practică se folosesc:

- metode de analogie cu conducţia electrică;- calculul cu diferenţe finite;- calculul cu metode grafice.

Noțiuni utilea. Coeficientul de asimilare termică – reprezintă capacitatea materialului de a asimila căldură. În realitate, atât fluxul de căldură, cât şi temperatura elementelor de construcţie au o variaţie sinusoidală în timp.b. Indicele inerţiei termice – reprezintă capacitatea de acumulare (cedare) a căldurii de către elementele de construcţie.

Masivitatea unui element de construcţie este:mare, dacă medie, dacă mică, dacă

12

13

CURS 3

1.2. Convecţia căldurii1.2.1. Definiţia fenomenului

Convecția căldurii este fenomenul de transfer termic în medii cu mişcări aparente, care prezintă neuniformităţi ale câmpului de temperaturi.Intuitiv, convecția termică reprezintă forma de transfer de căldură pe care o resimțim, de exemplu atunci când mișcăm în apropierea obrazului un evantai.(în acest caz, răcirea obrazului este cauzată de schimbul de căldură prin convecție între aer și obraz, schimb de căldură accentuat de creșterea vitezei aerului produsă de mișcarea evantaiului ).

Convecţia termică este caracteristică fluidelor pure (sau componenţilor mono şi polifazici) şi se manifestă la suprafaţa de separaţie a fazelor.Baza teoretică a convecţiei este legea lui Newton care dă densitatea fluxului termic pe care suprafaţa unui corp solid cu temperatura o transferă unui fluid în mişcare, a cărui temperatură medie este .

(1.2.1/1)

1.2.2. Ecuaţiile generale ale convecţiei căldurii

a. Ecuaţia Fourier - KirchhofÎn cazul fluidelor în mişcare, ecuaţia conducţiei termice se modifică deoarece derivata în raport cu timpul trebuie să fie o derivată substanţială, care să ţină cont de mişcare.

14

ceea ce duce la ecuaţia Fourier – Kirchhof:

(1.2.2/1)

b. Ecuaţia continuităţiiConservarea masei fluidului în mişcare clasică se exprimă prin ecuaţia continuităţii:

(1.2.2/2)

c. Ecuaţia Navier - StokesExprimând legea a doua a mecanicii ( ) pentru un element de fluid în mişcare, asupra căruia se exercită forţe de presiune, gravitaţionale, de inerţie, de frecare, ascensionale, ecuaţia Navier – Stokes (din mecanica fluidelor) este:

(1.2.2/3)

- coeficient cinematic de vâscozitate;- coeficient dinamic de vâscozitate;- presiunea;- viteza;- densitatea;

- diferenţa de temperatură;- coeficient de variaţie izobară a volumului.

d. Condiţia de unicitate de tip FourierExprimată numai pentru convecţia căldurii pentru un strat de fluid această condiţie este:

(1.2.2/4)

Ecuaţiile (1.2.2/1), (1.2.2/2), (1.2.2/3) şi (1.2.2/4) reprezintă modelul matematic al convecţiei căldurii care înlesneşte determinarea a patru mărimi:

- câmpul de temperaturi al fluidului;- câmpul de densitate al fluidului;- câmpul de viteze al fluidului;- coeficientul de convecţie a căldurii.

Cu acestea prin legea lui Newton (1.2.1/1), putem determina densitatea fluxului termic transferat prin convecţie.

15

Cum modelul matematic nu poate fi integrat, problema convecţiei este rezolvată

prin alte metode, cea mai des utilizată fiind cea a similitudinii fizice.

1.2.3. Convecţia liberă

Este convecţia în cadrul căreia mişcarea fluidului este cauzată de forţe ascensionale generate de neuniformitatea câmpului de temperaturi. Fenomenul este întîlnit în multe situații dintre care amintim: - în cazul curenţilor convectivi ascendenţi pe direcţie verticală în preajma pereţilor calzi; - între două geamuri ale unei ferestre; e.t.c.Mărimile fizice implicate în convecția liberă sunt:Coeficientul de convecţie [W m-2 K-1]Coeficientul de conducţie f [W m-1 K–1]Acceleraţia gravitaţională g [m s-2]Lungimea caracteristică l [m]Coeficientul izobar de variaţie a densităţii T [K-1]Diferenţa de temperatură T=T1 –T2 [K]Vîscozitatea cinematică [m2 s-1]Difuzivitatea termică a [m2 s-1]

Conform metodei Buckingham, în teoria similitudinii se poate exprima o variabilă ca produs al puterilor celorlalte și anume:

(1.2.3/1)Din punct de vedere dimensional, relația de mai sus se scrie:

Omogenitatea dimensională impune următoarele condiţii:

ceea ce conduce la ,

Înlocuind acestea în relația (1.2.4/1), obținem:

Expresia de mai sus poate fi exprimată convenabil sub forma:

.

16

Grupările adimensionale de mai sus, respectiv criteriile de similitudine poartă următoarele denumiri:

Nusselt , Galilei şi Prandtl .

Criteriul de similitudine Nusselt reprezintă forma adimensională a coeficientului de transfer termic, caracteristic pentru transferul de căldură în stratul limită al fluidului.

Criteriul Prandtl reprezintă legătura dintre transferul de căldură şi mişcarea fluidului.

Înlocuind aceste criterii de similitudine în expresia anterioară se obţine forma generală a ecuaţiei criteriale:

, (1.2.3/2)

specifică convecţiei naturale . Experimentele au arătat că exponenţii n1 , n2 şi n6 au valori egale, ceea ce conduce la o formă simplificată a ecuaţiei criteriale. În plus, se pune în evidenţă criteriul Grashof sub forma:

.Criteriul Grashof reprezintă rezultatul interacţiunii dintre forţele hidrostatice ascensionale şi cele vîscoase, în cazul convecţiei libere, determinînd indirect viteza fluidului.

În consecinţă, ecuaţia criterială pentru cilindri orizontali supuşi convecţiei naturale devine: , (1.2.3/3)

Proprietăţile fizice utilizate la calculul criteriilor Grashof și Prandtl, sunt evaluate la temperatura medie a fluidului, respectiv:

Ts - reprezintă temperatura suprafeţei calde. T - reprezintă temperatura medie de vrac a fluidului.Constanta C şi exponentul m se determină prin încercări experimentale. Valorile lor sunt exprimate în tabele, funcțieDe valoarea produsului Gr . Pr 0,5 0

1,18 1/80,54 1/40,135 1/3

17

1.2.4.1 Convecţia liberă în spaţii deschise

Particularitățile acestui transfer de căldură sunt: a. În domeniul transferul de căldură în fluid se face pur conductiv ( ). Coeficientul de convecţie se calculează cu (1.2.4/1) rezultând:

(1.2.4.1/1)

În domeniul , mişcarea fluidului este turbulentă şi lungimea caracteristică nu mai influenţează fenomenul. În acest caz avem:

(1.2.4.1/2)

b. Un caz particular al convecţiei libere în mişcarea laminară este: convecţia liberă în regim pelicular. Aceasta apare în cazul cilindrilor de diametre mici.

- dacă temperatura cilindrului este foarte mare fenomenele de radiaţie se intensifică comparativ cu convecţia.

- dacă şi diametrul este mic, convecţia devine neglijabilă, comparativ cu radiaţia.

1.2.4.2 Convecţia liberă în spaţii închise

Criteriile determinante în cazul acestui transfer de căldură sunt tot: .Convecţia căldurii în spaţii închise este influiențată în special de:

- dimensiunea ( ) a incintei în care studiem fenomenul;- poziţia de montaj.

De asemenea, în calcul se introduce o valoare echivalentă a coeficientului de conducţie termică ( ).

(1.2.4.2/1)

Tabel 1.2.4.2/a

< 1 . . . 1

> 1. . . . . .

Particularitățile acestui transfer de căldură sunt:

18

a. Pentru , transferul de căldură este pur conductiv, ceea ce înseamnă că aceste straturi subţiri de aer ( ) să reprezinte izolatori termici ideali (cazul geamului termopan). Pentru , transferul de căldură prin convecţie liberă se intensifică.b. Pentru convecţia liberă în spaţii închise cilindrice (orizontale sau verticale) este recomandată relaţia criterială:

cu (1.2.4.2/2)

1.2.4. Convecţia forţată

Este convecţia în cadrul căreia mişcarea fluidului este cauzată de diferenţa de presiune statică sau termică.

Aceasta apare în majoritatea situaţiilor din practică. Mărimile fizice determinante în acest caz sunt:

coeficientul de convecţie

coeficientul de conductivitate al solidului

lungimea caracteristică l

viteza fluidului w

vîscozitatea fluidului

densitatea fluidului

capacitatea calorică specifică a fluidului cp .

Prin metoda analizei dimensionale, exemplificată în cazul convecției libere, se obţine o ecuaţie criterială generală de forma:

(1.2.4/1)

În cazul convecției forțate vitezele fluidului sunt mari, fapt pentru care criteriul Reynolds devine determinant. Acesta este definit de relația: Re=w.l/ Mişcarea unui fluid este caracterizată prin mărimea criteriului de similitudine Reynolds (Re). În funcție de valorile acestuia mișcările fluidului se clasifică astfel:

- mişcarea laminară - aceea în care traiectoria particulelor de fluid în mişcare nu se intersectează, ele având aspect lamelar;

- mişcarea turbulentă - aceea în care traiectoriile particulelor de fluid în mişcare se intersectează, formând vârtejuri (turbioane);

- mişcarea tranzitorie - este parţial lamelară, parţial turbulentă.

Stratul limită – reprezintă stratul de fluid în care parametrii au gradientul maxim, respectiv:

19

- gradient dinamic maxim (în care viteza prezintă variaţii mari);- gradient termic maxim (în care temperatura prezintă variaţii mari).

- constante în funcţie de cazul studiat.

1.2.5.1. Convecţia forţată în spaţii deschise

a. Convecţia forţată de-a lungul unei placi planeFie placa plană orizontală din figura (1.2.5.1/a). Stratul limită are o grosime variabilă, atingând valoarea maximă la (valoare critică = lungime de stabilizare) de la care mişcarea începe să se stabilizeze şi grosimea stratului limită rămâne practic constantă.

Pentru domeniul

laminar relaţiile criteriale

pentru calculul coeficien-

tului de convecţie (la

mişcarea unui fluid de-a lungul unei placi) sunt:

(1.2.5.1/1)

(1.2.5.1/2)în care:

Pentru domeniul turbulent, relaţiile criteriale pentru calculul coeficientului de

convecţie (la mişcarea unui fluid de-a lungul unei plăci) sunt:

20

W

xL

xcr

T

Fig. (1.2.5.1/a)

(1.2.5.1/3)

(1.2.5.1/4)b. Convecţia forţată în exteriorul unui cilindruConvecţia în acest caz este influenţată de sensul de mişcare al fluidului faţă de axul cilindrului.

În cazul în care fluidul se mişcă perpendicular pe axul cilindrului (cum ) stratul limită are valori:

- minime pentru ; şi în consecinţă este maxim;

- maxime pentru ; şi

în consecinţă este minim.Relaţia criterială recomandată este:

(1.2.5.1/5)

- constante, cu valorile în tabelul (1.2.5.1/c) de mai jos.

Tabelul (1.2.5.1/c)

Gaze Lichide0,4 . . . 4 0,891 0,989 0,3304 . . . 40 0,821 0,911 0,385

40 . . . 0,615 0,983 0,466 . . . 0,174 0,193 0,618 . . . 0,0239 0,0266 0,805

1.2.5.2. Convecţia forţată în spaţii închise

Pentru convecţia forţată în ţevi se recomandă relaţii criteriale de forma:

a. Cazul mişcarii laminare ( )Pentru conducte orizontale ( ) se recomandă relaţia lui I. T. Aladiev:

(1.2.5.2/1)

(prezenţa criteriului marchează faptul că în acest caz, efectul ascensional nu poate fi neglijat)b. Cazul mişcarii turbulente ( şi )

21

W

Fig. (1.2.5.1/b)

pentru răcire (1.2.5.2/2)

pentru încălzire (1.2.5.2/3)

22

CURS 41.3. Radiația termică1.3.1. Definiţia fenomenului

Radiația este fenomenul de transport de energie care are drept suport material undele electromagnetice.O altă definiție ar putea fi aceasta:Radiația reprezintă emisia continuă de energie de pe suprafaţa tuturor corpurilor.Intuitiv, radiația termică reprezintă forma de transfer de căldură pe care o resimțim, de exemplu atunci când apropiem mâna de un obiect cald.

Energia radiaţiilor provine din energia internă a corpurilor şi diferă de la o radiaţie la alta. Toate corpurile emit şi absorb radiaţii în proporţii diferite şi pe lungimi de undă caracteristice, sau pe toată gama lungimilor de undă.

Acest mod de transmitere a căldurii implică transferul energetic prin fenomene ondulatorii electromagnetice. Ca urmare a acestui fapt radiaţia diferă,printre altele, de conducţie şi convecţie prin următoarele: - nu necesită prezenţa substanţei ca mediu de propagare. - puterea termică transferată prin radiaţie este proporţională cu puterea a patra a temperaturilor corpurilor implicate în schimbul termic.

23

Radiaţia termică reprezintă acea parte a radiaţiei electromagnetice care transferă căldură. Aceasta este definită de intervalul lungimilor de undă cuprins între 10-7 m şi 10-4 m, adică domeniul infraroşu şi parţial cel ultraviolet, inclusiv spectrul îngust al radiaţiei vizibile, respectiv: (3,9.10-7......7,8. 10-7)

Fig. 1.3.1/a. Spectrul radiației electromagnetice.

Este bine cunoscut că viteza de propagare a undelor electromagnetice este:c=300.000[m/s] şi reprezintă produsul frecvenţei şi al lungimii de undă ,respectiv:

(1.3.1/1)Corpurile supuse unei radiaţiei electromagnetice incidente absorb fracţiunea

,a acestora, reflectă fracţiunea şi sunt tranzitate de fracţiunea , așa cum este reprezentat în figura de mai jos: Fig. 1.3.1/b. Bilanțul radiației electromagnetice.

Bilanţul termic se poate scrie sub forma:

(1.3.1/2)sau împărţind prin membrul drept:

.

24

adică: (1.3.1/3)

Relaţie care defineşte coeficienţii de reflexie R, de absorbţie A şi de tranzitivitate T.

În construcţii, transferul de căldură poate avea loc, pe lângă conducție și convecție şi prin transferul energiei radiante a suprafeţei elementelor de construcţie (la interior sau exterior), sau a obiectelor şi corpurilor de încălzire din încăperi.Baza teoretică ce permite cuantificarea cantităţii de căldură transferată prin radiaţie este legea Stephan – Boltzmann şi anume: densitatea fluxului termic radiant este direct proporţională cu temperatura absolută la puterea a patra.

(1.3.1/1)

- temperatura absolută a corpului;- coeficient de radiaţie , reprezintă cantitatea de căldură radiată

în vid de 1 al unui corp, în timp de 1 , la o temperatură a suprafeţei radiante de .

1.3.2. Transferul de căldură prin radiaţie la suprafaţa elementelor de cosntrucţii

Fie peretele exterior din figura (1.3.2/a).Fluxul primit prin radiaţie, de la aerul interior la suprafaţa interioară a peretelui exterior, respectiv transmis de suprafaţa exterioară a peretelui exterior, este:

Fig. (1.3.2/a) Transmisia căldurii prin radiaţie la suprafaţa elementelor de construcţie

(1.3.2/1)

- suprafaţa ce primeşte (sau radiază) căldură ;

25

i > e

d

isi

q'r

e

se

qr

r 'r

-temperatura absolută a aerului interior ( ), respectiv temperatura absolută a suprafeţei interioare a peretelui ( ).

- temperatura absolută a aerului exterior ( ), respectivtemperatura absolută a suprafeţei exterioare a peretelui ( ). Ştim că putem exprima şi astfel:

(1.3.2/2)

Egalând (1.3.2/1) = (1.3.2/2) şi considerând , obţinem:

la primirea căldurii prin radiaţie (1.3.2/3)

la cedarea căldurii prin radiaţie (1.3.2/4)

- coeficienţi de transfer termic prin radiaţie

26

CURS 5 2. ELEMENTE DE CONSTRUCŢII ALE CLĂDIRILOR2.1.Anvelopa clădirii

Anvelopa unei clădiri reprezintă totalitatea suprafeţelor elementelor de construcţie perimetrale, care delimitează volumul interior al unei clădiri şi prin care au loc pierderile de căldură.

[ ] (2.1/1)

- ariile elementelor de construcţie care intră în alcătuirea anvelopei clădirii şi anume:

- suprafaţa opacă a pereţilor exteriori;- suprafeţele uşilor exterioare, ferestrelor, pereţilor exteriori vitraţi,

luminatoarelor, ş.a.;- suprafaţa planşeelor de peste ultimul nivel (sub terase şi poduri);- suprafaţa planşeelor de peste subsoluri sau pivniţe;- suprafaţa planşeelor în contact cu solul;- suprafaţa pereţilor şi planşeelor care separă volumul clădirii de spaţii

adiacente neîncălzite.Ariile care alcătuiesc anvelopa clădirii se calculează astfel:

- ariile pereţilor exteriori opaci: orizontal – pe baza dimensiunilor interioare; vertical – între faţa superioară a pardoselii de pe primul nivel şi

faţa interioară a tavanului ultimului nivel.- ariile tâmplăriei exterioare:

orizontal, vertical – se iau în calcul dimensiunile nominale ale golurilor din pereţi.

27

- ariile orizontale (planşee, plăci terase): orizontal – pe baza dimensiunilor conturului interior al pereţilor.

2.1.1. Pereţi exteriori opaci

Pereții exteriori opaci ai unei construcții pot fi executaţi:- monostrat – zidărie de cărămidă, BCA, ş.a.;- multistrat – structura din zidărie de cărămidă sau beton, căptuşită cu unul

sau mai multe straturi din materiale izolatoare.

3 29 2

EXT

INT

3

EXT

30...40 14...25

INT INT

2

EXT

2438...12

a b1 b2

bFig. 2.1.1/a Pereţi exteriori

a – monostrat; b – multistrat; b1 – structură din beton armat, căptuşit cu termoizolaţie din polistiren sau vată minerală; b2 - structură din zidărie, cu

termoizolaţie din polistiren sau vată minerală.

2.1.2. Elemente de construcţii vitrate

Tâmplăria exterioară (uşi exterioare, ferestre) se compune din ansamblul: ramă + toc + folia din geam:

Rama se execută din: lemn, PVC sau metal (aluminiu sau oţel) După modul de deschidere ramele sunt:

- simple;- duble;- cuplate.

Suprafeţele vitrate se execută din una sau două foi de geam. După modul de execuţie pot fi:

- simple;- termoizolatoare (sunt executate din două foi de geam, etanşate pe

contur, astfel încât între foi să se creeze un spaţiu izolator termic).

28

Este important ca elementele mobile ale tâmplăriei exterioare să fie prevăzute cu garnituri (în general din cauciuc) pentru realizarea etanşării împotriva infiltraţiilor de aer din exterior.

2.1.3. Planşee peste ultimul nivel (sub poduri, terase)

Planşeele de terasă au obligatoriu în componenţa lor următoarele straturi: straturi cu rol termo şi hidroizolator; beton de pantă; barieră contra vaporilor de apă; strat de difuzie sau strat de aer ventilat; protecţia exterioară a termoizolaţiei.

Planşeele spre poduri sunt prevăzute cu un strat de termoizolaţie protejat cu un strat de şapă de ciment de 3 cm grosime.

2~1

021

22110

...12

10...

16

98 7

654

32

1

10

3-4

142

12

4

1

2

3

2.1.4. Planşee peste subsoluri sau pivniţe

29

Fig. 2.1.3/a Alcătuire planşeu spre terasă circulabilă

1 – planşeu din beton armat; 2 – beton de pantă; 3 – barieră contra vaporilor; 4 – termoizolaţie; 5 –

strat de difuzie a vaporilor; 6- şapă de protecţie; 7 – hidroizolaţie; 8 –

nisip; 9 – dale de mozaic; 10 – tencuială.

Fig. 2.1.3/b Alcătuire planşeu spre pod cu polistiren sau vată

minerală1 – planşeu de beton armat; 2 –

tencuială; 3 – termoizolaţie (polistiren, vată minerală, etc.); 4 – şapă de mortar din ciment

1410

1

3

2

3

SUBSOL

±0,00Fig. 2.1.4/a Alcătuire planşeu

peste subsol neîncălzit cu termoizolaţie de polistiren sau

vată minerală1 – planşeu de beton armat; 2 – şapă de mortar din ciment; 3 –

termoizolaţie

Este foarte important în cazul acestor planşee ca stratul termoizolant să fie bine dimensionat, astfel încât să fie realizată condiţia de confort termic.

2.1.5. Planşee în contact cu solul

Aceste planșee trebuiesc prevăzute neapărat cu:- un strat termoizolator pe toată suprafaţa;- cel puţin un strat termoizolator pe o fâşie de minim 1 lăţime, pe tot

conturul planşeului.Stratul termoizolator se poate amplasa în mai multe felui și anume:

- sub placa de beton (soluție adoptată mai rar).- peste placa de beton (soluția adoptată în cele mai multe cazuri).

2.1.6. Concluzii generale privind alcătuirea anvelopei

Din punct de vedere termotehnic, elementele de construcţie care alcătuiesc anvelopa unei clădiri sunt realizate din:

- straturi omogene – au grosimea constantă şi caracteristici termotehnice uniforme;

- straturi cvasiomogene – sunt alcătuite din două sau mai multe materiale cu conductivităţi termice diferite, care pot fi considerate ca straturi omogene;

- punţi termice – zone în care rezistenţa termică este sensibil modificată. Aceasta se întâmplă pentru că izotermele nu mai sunt paralele cu feţele elementelor de construcţie, ceea ce face ca fluxul termic (altfel unidirecţional) să fie modificat.

Punţile termice apar datorită:- penetrării (parţiale sau totale) elementelor de construcţii cu materiale

având conductivitate termică diferită;- reducerii grosimii elementelor de construcţie;- diferenţa între ariile suprafeţelor interioare şi exterioare (cazul colţului

pereţilor sau muchile dintre pereţi şi planşee).Punţile termice se pot clasifica astfel:

- din punctul de vedere al lungimii lor:- punţi termice liniare (cuantificate în calcule prin coeficienţii liniari

);- punţi termice punctuale (cuantificate în calcule prin coeficienţi

punctuali ).- din punctul de vedere al alcătuirii lor:

30

- punţi termice constructive (realizate prin incluziuni locale accidentale de materiale cu conductivităţi termice diferite);

- punţi termice geometrice (realizate ca urmare a unor forme geometrice speciale).

Principalele punţi termice care trebuiesc considerate ca atare sunt:- la pereţi: stâlpi, grinzi, centuri, buiandrugi, colţuri, conturul tâmplăriei;- la planşeele de la terase: atice, cornişe, streşini, coşuri, ventilaţii;- la planşeele în contact cu solul: zona de racordare cu soclul, zonele cu

izolaţia termică întreruptă.

2.2. Volumul clădirii

Volumul unei clădiri reprezintă volumul delimitat pe contur de suprafeţele perimetrale interioare care alcătuiesc anvelopa clădirii.

sauReprezintă volumul încălzit al clădirii, care cuprinde atât încăperile încălzite direct (cu instalaţii de încălzire) cât şi încăperile încălzite indirect (fără instalaţii de încălzire), dar la care căldura pătrunde prin pereţi, de la încăperile încălzite direct.

Astfel se consideră ca făcând parte din volumul clădirii: cămări, debarale, vestibuluri, holuri de intrare, casa scării, puţul liftului şi alte spaţii comune.

31

32

CURS 6

3. DIMESIONAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢII DIN PUNCT DE VEDERE TERMOTEHNIC

Calculul de dimensionare a elementelor de construcții din punct de vedere termotehnic constă practic în: - determinarea pe de o parte, a rezistențelor termice efective ale acestora. - determinarea pe de altă parte, a rezistențelor termice necesare (normate).Condiția de dimensionare corespunzătoare a elementelor de construcții din punct de vedere termotehnic este în general aceea ca rezistențele termice efective ale acestora să fie mai mari decât rezistențele termice necesare (normate).

3.0. Problemele pe care și le propune să le rezolvate acest calcul

Generic vorbind, calculul de dimensionare a elementelor de construcţii din punct de vedere termotehnic îşi propune rezolvarea următoarelor probleme:

a. Asigurarea confortului interior

b. Evitarea apariţiei condensului , pe suprafaţa interioară a elementelor de construcţie perimetrale (exterioare).

c. Reducerea consumului de energie pentru încălzirea clădirilor.

d. Limitarea formării condensului , în interiorul elementelor de construcţie perimetrale (în masa acestora).

3.1. Determinarea rezistenţelor termice efective ale elementelor de construcţii opace

3.1.1. Rezistenţa termică unidirecţională( )

33

Rezistența termică unidirecțională a elementelor de construcții se determină acceptând următoarele ipoteze de calcul: - elementul de construcții este format din unul sau mai multe straturi. - fiecare strat are o alcătuire omogenă (fără punţi termice) - straturile ce alcătuiesc elementul de construcţie sunt dispuse perpendicular pe direcţia fluxului termic.Fie elementul de construcții (perete) alcătuit din “n” straturi, ca în figură:

d1;d2; .......dn –grosimile straturilor componente ale elementului de construcție.1; 2;.... n–conductibilitățile termice ale materialelor din care sunt alcătuite

straturile ce compun elementul de construcție.qi – densitatea fluxului termic care intră convectiv de la interior în suprafața peretelui. qe – densitatea fluxului termic care iese convectiv la suprafața exterioară a peretelui.q1;q2;…. qn - densitatea fluxului termic care migrează conductiv prin straturile:1,2,....,n.

- Condițiile la limită de speța III-a, exprimă egalitatea dintre fluxul termic convectiv și fuxul termic conductiv la suprafața peretelui, respectiv: qi = q1 și qn= qe (3.1.1/1)

34

- Condițiile la limită de speța IV-a, consfințesc faptul că fluxul termic conductiv care iese dintr-un strat și intră în suprafața de separație din stratul următor este egal cu fluxul termic conductiv care trece din această suprafață spre stratul următor, respectiv: q1=q2=…........=qn (3.1.1/2)Din cele două condiții de mai sus rezultă: qi = q1 = q2=…........= qn = qe (3.1.1/3)

Cum densitatea de flux termic poate fi exprimată sub forma q=Δθ / R , rezultă:

(θi – θsi)/Ri = (θsi– θ1)/R1=....... =(θse– θe )/Re= (θi – θe)/ Ri+ R1+.... +Re

Rezistența unidirecțională totală a elementului de construcții este: R = Ri +Σ Rs + Re [m2k/w] (3.1.1/4)

Ri , Re - rezistenţele termice superficiale ale aerului interior, respectiv exterior. Rs - rezistenţa termică a unui strat omogen al elementului de construcţie.

(3.1.1/5)

- coeficienţii de transfer termic convectiv la suprafața interioară, respectiv exterioară a peretelui [ ].Valorile acestora sunt prezentate în tabelul 3.1.1/a.NOTĂ- în cazul elementelor de construcţii interioare, [ w/m2k].- în spaţii neîncălzite (indiferent de sensul fluxului termic) [w/m2k]

3.1.2. Rezistenţa termică corectată ( )

Rezistența termică corectată se determină pentru elementele de construcţie cu alcătuire neomogenă (care conțin punţi termice) și reprezintă valoarea corectată (cu influenţele punţilor termice) a lui .

Aceasta se calculează cu relația:

[ ] (3.1.2/1)

- aria elementului de construcție.

- lungimea punţilor termice liniare de acelaşi fel, aflate în suprafaţa (a elementului de construcţie);

- coeficient specific liniar de transfer termic;

35

- coeficient specific punctual de transfer termic.

Coeficienţii se determină printr-un calcul automat al câmpului de temperaturi. În normativele:

C107/3 – 1997 „Normativ pentru calculul termotehnic al elementelor de construcţii ale clădirilor”

C107/5 – 1997 „Normativ privind calculul termotehnic al elementelor de construcţii în contact cu solul”

există tabele cu coeficienţii pentru multe detalii ale elementelor de construcţii.

La sfârșitul cursului sunt prezentate câteva dintre aceste detalii, considerate mai uzuale.

3.1.3. Rezistenţa termică medie ( )

Rezistența termică medie a elementelor de construcții se calculează ca o medie ponderată a rezistențelor termice corectate cu relaţia:

[ ] (3.1.3/1)

Rezistenţele termice medii se pot calcula după caz:

- pentru o încăpere care are mai multe elemente de construcţie exterioare (de exemplu: doi pereţi exteriori la o încăpere de colţ). - pentru un nivel al clădirii. - pentru întreaga clădire. - pentru un ansamblu de clădiri, ș.a.m.d., în funcție de nivelul la care ne referim.

36

Tabelul 3.1.1/I. Coeficienţii de transfer termic superficial ( ) şi rezistenţele termice superficiale ( )

Direcţia şi sensul fluxului termic

Elemente de construcţii în contact cu:- exteriorul- pasaje deschise

(ganguri)- rosturi deschise

Elemente de construcţii în contact cu spaţii ventilate neîncălzite:- subsoluri şi pivniţe- poduri- balcoane şi logii închise- rosturi închise- alte încăperi

/ / / / Orizontal 8 / 0,125 24 / 0,042*) 8 / 0,125 12 / 0,084Ascendent 8 / 0,125 24 / 0,042*) 8 / 0,125 12 / 0,084Descendent 6 / 0,167 24 / 0,042*) 6 / 0,167 12 / 0,084*) Pentru condiţii de vară: ,

Tabelul 3.1.1/II. Caracteristicile termotehnice ale materialelor de construcţii

Nr.crt.

Denumireamaterialului

Densitatea aparentă

Conducti-vitatea termică de calcul

Coeficientul de asimilare termică

Factorul rezistenţei la preme-abilitate la vapori

0 1 2 3 4 5I. BetoaneCapacitate calorică masică

1 Beton armat260025002400

2,031,741,62

17,9016,2515,36

24,321,321,3

II. MortareCapacitate calorică masică

2Mortar de ciment şi var 1700 0,87 9,47 8,5

III. Vată minerală şi produse din vată mineralăCapacitate calorică masică

37

3Vată minerală:- tip 60- tip 70

6070

0,0420,045

0,370,41

1,11,1

IV. Pământuri şi umpluturiCapacitate calorică masică

4Pământ vegetal în stare umedă 1800 1,16 11,28 -

5 Umplutură din nisip 1600 0,58 7,50 3,96 Umplutură din pietriş 1800 0,70 8,74 2,4V. Lemne şi produse din lemnCapacitate calorică masică

7

Pin şi brad- perpendicular pe fibre- în lungul fibrelor

550550

0,170,35

4,125,91

10,42,0

0 1 2 3 4 5

8Stejar şi fag:- perpendicular pe fibre- în lungul fibrelor

800800

0,230,41

5,787,71

11,32,1

VI. Pietre naturale şi zidărie din piatră naturalăCapacitate calorică masică 9 Marmură, granit, bazalt 2800 3,48 25,45 56,710 Gresie şi cuarţite 2400 2,03 17,99 17,0

11 Pietre calcaroase20001700

1,160,93

12,4210,25

10,68,5

VII. Zidărie din cărămizi, blocuri mici şi produse din beton celular autoclavizatCapacitate calorică masică

12

Zidărie din cărămizi cu găuri verticale, tip GVP, cu densitatea aparentă a cărămizilor de:- 1675 - 1475 - 1325 - 1200

1700

1550

1450

1350

0,75

0,70

0,64

0,58

8,95

8,26

7,64

7,02

5,3

5,0

4,7

4,5

38

13

Zidărie din blocuri de beton celular autoclavizat:- cu rosturi subţiri:

- tip GBN 35- tip GBN 50

- cu rosturi obişnuite- tip GBN 35- tip GBN 50

675775

725825

0,270,30

0,300,34

3,383,82

3,704,20

3,84,3

3,94,4

VIII. MetaleCapacitate calorică masică 14 Oţel de construcţii 7850 58,00 125,60IX. Materiale în suluriCapacitate calorică masică

15Covor PVC- fără suport textil- cu suport textil

18001600

0,380,29

8,497,00

425425

IX. Polimeri şi spume de polimeriCapacitate calorică masică 16 Polistiren celular 20 0,044 0,30 30,0

Tabelul 3.1.1/III. Rezistenţele termice ale straturilor de aer neventilate( )

Grosimea stratului de aer

[ ]

Direcţia şi sensul fluxului termic [ ]

OrizontalVertical

ascendent descendent

5 0,11 0,11 0,11

7 0,13 0,13 0,13

10 0,15 0,15 0,15

15 0,17 0,16 0,17

25 0,18 0,16 0,19

50 0,18 0,16 0,21

100 0,18 0,16 0,22

300 0,18 0,16 0,23

Tabelul 3.1.2/I. Intersecţie pereţi

39

Grosime

Schiţa

Intersecţie

fără stâlpişor cu stâlpişor

25

0,80

0,70

0,60

0,50

10,2

10,8

11,5

12,3

-0,04

-0,04

-0,04

-0,04

8,5

8,6

8,7

8,8

0,05

0,06

0,08

0,10

30

0,80

0,70

0,60

0,50

11,0

11,6

12,3

13,0

-0,04

-0,04

-0,04

-0,04

9,0

9,1

9,2

9,4

0,06

0,08

0,10

0,12

375

0,80

0,70

0,60

0,50

12,3

12,9

13,6

14,3

-0,02

-0,02

-0,02

-0,02

11,3

11,6

11,9

12,3

0,03

0,03

0,04

0,05

45

0,80

0,70

0,60

0,50

13,1

13,7

14,2

14,8

-0,02

-0,02

-0,02

-0,02

11,9

12,1

12,4

12,8

0,03

0,04

0,05

0,06

40

Legendă:1. Beton armat2. Zidărie din cărămizi3. Mortar

50

0,80

0,70

0,60

0,50

13,7

14,2

14,8

15,4

-0,01

-0,01

-0,01

-0,01

13,0

13,3

13,6

14,0

0,02

0,02

0,03

0,03

0,80

0,70

0,60

0,50

-

-

-

-

-

-

-

-

12,6

12,7

12,9

13,2

0,04

0,05

0,06

0,07

Tabelul 3.1.2/II. Colţ pereţi

Grosime

Schiţa

Intersecţie

fără stâlpişor cu stâlpişor

25

0,80

0,70

0,60

0,50

5,0

5,8

6,7

7,7

0,08

0,08

0,08

0,07

3,0

3,3

3,7

4,1

0,13

0,13

0,13

0,14

30

0,80

0,70

0,60

0,50

6,0

6,8

7,7

8,7

0,10

0,09

0,09

0,08

3,8

4,1

4,4

4,8

0,15

0,15

0,15

0,16

41


375

0,80

0,70

0,60

0,50

7,3

8,1

8,9

9,9

0,12

0,11

0,10

0,09

5,5

8,9

6,3

6,9

0,16

0,15

0,15

0,16

45

0,80

0,70

0,60

0,50

8,2

8,9

9,8

10,7

0,13

0,12

0,11

0,10

6,2

6,6

7,0

7,5

0,17

0,17

0,17

0,16

50

0,80

0,70

0,60

0,50

8,9

9,6

10,5

11,4

0,14

0,13

0,12

0,10

7,3

7,8

8,2

8,8

0,17

0,16

0,16

0,15

0,80

0,70

0,60

0,50

-

-

-

-

-

-

-

-

6,6

6,9

7,2

7,5

0,19

0,19

0,19

0,18

Tabelul 4.1.2/III. Centură în ziduri (fără termoizolaţie)

Perete exteriorGrosime

Zidărie

1 2 1 2

25 0,800,700,60

10,310,811,2

0,030,050,07

8,58,78,9

0,180,190,22

10,210,611,0

0,030,050,07

9,09,29,5

0,150,180,20

42


0,50 11,6 0,08 9,0 0,24 11,4 0,10 9,7 0,23

30

0,800,700,600,50

11,211,712,112,5

0,040,050,070,08

9,69,89,910,0

0,170,190,210,23

11,111,411,812,2

0,040,060,070,10

10,010,210,510,7

0,150,170,190,22

375

0,800,700,600,50

12,412,813,113,4

0,040,050,070,08

10,911,011,211,4

0,160,180,200,21

12,212,512,813,2

0,040,050,070,10

11,211,411,711,9

0,140,160,180,20

45

0,800,700,600,50

13,213,613914,2

0,040,050,070,08

11,912,112,212,4

0,140,160,180,20

13,113,413,714,0

0,040,060,070,09

12,212,412,612,8

0,130,150,170,19

50

0,800,700,600,50

13,714,014,314,6

0,040,050,070,08

12,412,612,812,9

0,130,150,170,19

13,513,814,114,4

0,040,060,070,09

12,712,913,113,3

0,130,140,160,18

43

CURS 7

44

3.2. Determinarea rezistenţelor termice necesare (normate) ale elementlor de construcţii opace

Rezistenţele termice necesare (normate) reprezintă rezistențele termice pe care trebuie să le îndeplinească elementele de construcții pentru a fi corespunzătoare din punct de vedere termotehnic. Acestea se mai numesc și normate, pentru că valorile lor sunt impuse prin norme și normative specifice în domeniu.

3.2.1. Rezistenţa termică necesară (normată) pentru asigurarea confortului interior ( )Confortul interior în încăperi este realizat atunci când: - este asigurată temperatura interioară prevăzută de norme. - este asigurată valoarea prevăzută de norme pentru diferența de temperatură

[ ], pentru fiecare încăpere. - temperatura aerului interior; - temperatura superficială medie, corespunzătoare fiecărei încăperi.

Pentru toate categoriile de clădiri se calculează pentru fiecare element de construcţie (perimetral) rezistenţa termică necesară ( ) pentru asigurarea confortului interior.

Pentru elemente de construcţie opace se utilizează relaţia:

[ ] (3.2.1/1)

Δθ= θi- θe , reprezintă diferența de temperatură dintre temperatura aerului interior (θi) și temperatura de calcul a aerului exterior corespunzătoare zonei climatice în care este amplasată clădirea (θe).Valorile αi sunt cele din tabelul (3.1.1/a).Valorile sunt cele din tabelul (3.2.1/a) de mai jos, .

CONDIŢIE

Evident, rezistenţele termice corectate ( ) calculate pentru fiecare element de construcţie perimetral (conform &3.1.1) trebuie să îndeplinească condiţia:

(3.2.1/2)

PARTICULARITĂŢI

Pentru elementele de construcţie care separă încăperea încălzită de un spaţiu neîncălzit:

45

- temperatura spaţiului neîncălzit.Pentru elementele de construcţie ale încăperilor în care staţionarea

oamenilor este de scurtă durată (casa scării, holuri de intrare, ş.a), se măresc cu .

Pentru încăperile clădirilor de producţie, cu degajări importante de căldură, nu se normează dacă este îndeplinită una din condiţiile:

- degajările de căldură depăşesc cu cel puţin 50% necesarul de căldură de calcul;

- densitatea fluxului termic degajat este de cel puţin 23 ;- suprafaţa interioară a elementului de construcţie este supusă unui flux

radiant permanent, sau este spălată de aer uscat şi cald.Relaţia (4.2.1/1) nu se aplică suprafeţelor vitrate.Pentru elementele de construcţie uşoare (cu inerţie termică redusă), cu

excepţia suprafeţelor vitrate, sunt valabile următoarele valori ale lui :- pentru 20 - pentru 50 - pentru 100 - pentru 150

3.2.2. Rezistenţa termică necesară (normată) pentru evitarea apariţiei condensului (pe feţele interioare ale elementelor de construcţie perimetrale)

Aceasta se determină astfel încât (atât în câmp, cât şi în dreptul tuturor punţilor termice) să fie îndeplinită condiţia:

[ ] (3.2.2/1)

- temperatura pe suprafaţa interioară a elementului de construcţie, fără punţi termice (sau în câmpul curent al elementelor de construcţie cu punţi termice).

- temperatura punctului de rouă, din tabelul (3.2.2/a).Pentru toate categoriile de clădiri, se calculează pentru fiecare element de construcţie perimetral:

[ ] (3.2.2/2)

- rezistenţa termică necesară limitării temperaturii superficiale, astfel încât să nu apară condensul (pe suprafaţa interioară a elementului de construcţie)

CONDIŢIEEvident „rezistenţele termice corectate” ( ) calculate pentru fiecare element de construcţie perimetral (conform &3.1.1) trebuie să îndeplinească condiţia:

46

(3.2.2/3)

3.2.3. Rezistenţa termică necesară (normată) pentru reducerea consumului de energie

Rezistențele termice medii, (calculate conform 4.1.3/1) pentru fiecare încăpere, nivel al clădirii sau pe ansamblul clădirii, se compară cu rezistența termică minimă normată (din tabelul 4.2.3/a).

CONDIŢIE

Evident pentru reducerea consumului de energie trebuie îndeplinită condiţia:

(3.2.3/1)

Tabelul 4.2.1/I. Valorile normate pentru Grupa clădirii

Destinaţia clădirii[%]

Valori normate [ ]pereţi tavane pardoseli

0 1 2 3 4 5

I

- Clădiri de locuit, cămine, internate

- Spitale, policlinici, ş.a.- Creşe, grădiniţe

- Şcoli, licee, ş.a.

6050

4,04,5

3,03,5

2,02,5

II- Alte clădiri social-culturale, cu regim normal de umiditate

50 4,5 3,5 2,5

47

III

- Clădiri sociale cu regim ridicat de umiditate- Clădiri de producţie cu regim normal de umiditate

60 6,0 4,5 3,0

IV- Clădiri de producţie cu regim ridicat de umiditate *)

3,5

*) - este temperatura punctului de rouă corespunzătoare lui şi din încăpere

Tabelul 4.2.2/I. Temperatura punctului de rouă ( ) în funcție de umiditatea relativă ( ) și temperatura aerului interior (θi)Umiditatea relativă a aerului

Temperatura aerului interior θi [ ]

[%] 12 14 16 18 20 220 1 2 3 4 5 6

100 + 12,0 + 14,0 + 16,0 + 18,0 + 20,0 + 22,095 + 11,2 + 13,2 + 15,2 + 17,2 + 19,2 + 21,290 + 10,4 + 12,4 + 14,3 + 16,3 + 18,3 + 20,385 + 9,6 + 11,5 + 13,5 + 15,4 + 17,4 + 19,480 + 8,7 + 10,6 + 12,5 + 14,5 + 16,5 + 18,475 + 7,7 + 9,7 + 11,6 + 13,5 + 15,4 + 17,470 + 6,7 + 8,6 + 10,5 + 12,4 + 14,4 + 16,365 + 5,7 + 7,5 + 9,4 + 11,3 + 13,2 + 15,160 + 4,5 + 6,4 + 8,2 + 10,1 + 12,0 + 13,955 + 3,2 + 5,1 + 7,0 + 8,8 + 10,7 + 12,550 + 1,9 + 3,7 + 5,6 + 7,4 + 9,3 + 11,145 + 0,4 + 2,3 + 4,1 + 5,9 + 7,7 + 9,540 - 1,0 + 0,6 + 2,4 + 4,2 + 6,0 + 7,835 - 2,6 - 1,1 + 0,5 + 2,3 + 4,1 + 5,930 - 4,5 - 2,9 - 1,3 + 0,2 + 1,9 + 3,625 - 6,6 - 5,0 - 3,5 - 2,0 - 0,5 + 1,1

Tabelul 4.2.3/I. Rezistenţele termice minime ale elementelor de construcţii pe ansamblul clădirilor de locuit

Nr. crt.

Elementul de construcţii

[ ]Clădiri proiectate

Până la 01.01.1998

După 01.01.1998

1Pereţi exteriori (exclusiv suprafeţele vitrate, inclusiv pereţii adiacenţi rosturilor deschise)

1,20 1,40

2 Tâmplărie exterioară 0,40 0,50

48

3Planşee peste ultimul nivel, sub terase sau poduri

2,00 3,00

4Planşee peste subsoluri neîncălzite şi pivniţe

1,10 1,65

5 Pereţii adiacenţi rosturilor închise 0,90 1,10

6Planşee care delimitează clădirea la partea interioară, de exterior (la bowindouri, ganguri de trecere, ş.a)

3,00 4,50

7 Plăci pe sol (peste CTS) 3,00 4,50

8Plăci la partea inferioară a demisolurilor sau a subsolurilor încălzite (sub CTS)

4,20 4,60

9Pereţi exteriori, sub CTS, la demisolurile sau la subsolurile încălzite

2,00 2,40

49

CURS 8

4. DETERMINAREA CONSUMULUI ANUAL DE CĂLDURĂ PENTRU ÎNCĂLZIREA SPAȚIILOR ȘI PREPARAREA APEI CALDE DE CONSUM Estimarea consumului anual de căldură pentru încălzirea clădirilor servește printre altele la notarea energetică a clădirilor în vederea eliberării certificatului energetic al acestora.4.1. Metodologie de determinare a consumului anual normal de căldură pentru încălzirea spațiilor

Metoda de calcul se bazează pe transferul de căldură în regim nestaționar prin elementele de construcție ale clădirii. Prin intermediul său se determină consumul de căldură anual probabil, necesar realizării microclimatului preconizat pentru clădirea în cauză.

50

Relația de calcul a acestui consum este următoarea:

[kWh/an] (4.1/1)

SA – suprafața anvelopei clădirii.Rm – rezistența termică medie a clădirii.B1 - coeficient de corecție a potențialului termodinamic caracteristic aerului proaspăt necesar asigurării confortului fiziologic, care se determină cu relația:

(4.1/2)

A – coeficient numeric în funcție de tipul clădirii: A=0,065 pentru clădiri colective. A=0,096 pentru clădiri individuale. fta – factorul de temperatură pentru aerul din interior, funcție de sistemul de încălzire, ale cărui valorile sunt prezentate în tabelul (4.1/a).

Tabelul 4.1/a

Sistem de încălzire

Încălzire cu aer cald 1,120Încălzire cu sobe de teracotă 1,098Încălzire cu corpuri statice 1,062Încălzire de joasă temperatură prin plafon 1,025Încălzire de joasă temperatură prin pardoseală 1,000

na – numărul de schimburi de aer cu exteriorul, caracteristic spațiului încălzit, ale cărui valori sunt prezentate în tabelul (4.1/b).

Tabelul 4.1/bCategoria clădirii Clasa de

adăpostireClasa de pearmeabilitateridicată medie scăzută

Clădiri individuale (case unifamiliale, cuplate sau înșiruite)

Neadăpostite 1,5 0,8 0,5Moderat adăpostite 1,1 0,6 0,5Adăpostite 0,7 0,5 0,5

Clădiri colective, cu mai multe apartamente, cămine, internate etc.

Dublă expunere


Simplă expunere


Observații

51

1. Clasa de adăpostire se apreciază astfel: Neadăpostite – clădiri foarte înalte, clădiri amplasate la periferia orașelor și în piețe. Moderat adăpostite – clădiri nu foarte înalte amplasate în interiorul orașelor, cu minimum trei clădiri în apropiere. Adăpostite - clădiri amplasate în interiorul orașelor.2. Clasa de permeabilitate se apreciază astfel: Ridicată – clădiri cu tâmplărie exterioară fără măsuri de etanșare în stare bună. Medie – clădiri cu tâmplărie exterioară cu garnituri de etanșare. Scăzută – clădiri cu ventilare controlată și cu tâmplărie exterioară prevăzută cu măsuri speciale de etanșare.

V – volumul interior al spațiului încălzit.C – coeficient de corecție care ține seama de regimul de exploatare a instalației de încălzire, de conformația clădirii și se calculează cu relația:

C= Y CR Cb (4.1/3)

Y – coeficient care ține seama de variația în timp a temperaturii exterioare.În calcule se consideră Y=0,96.CR - coeficient care ține seama de reducerea temperaturii interioare pe durata nopții.Valorile sale se determină din graficul prezentat în figura 4.1/A în funcție de sursa agentului termic cu care se încălzește clădirea și N12.N12 – numărul teoretic de grade–zile pentru încălzire (reprezintă numărul anual de grade–zile de calcul corespunzătoare temperaturii interioare de 20 [oC], respectiv temperaturii medii exterioare de 12 [oC]). Valorile acestuia sunt reglementate de SR 4839-97, Numărul anual de grade-zile.În tabelul 4.1/c de la sfârșitul cursului sunt date valorile N12 pentru 77 orașe din țară. Pentru clădiri amplasate în alte localități decât cele din tabelul 4.1/c, valoarea acestuia se determină ca media aritmetică a valorilor pentru 3 orașe din vecinătatea localității în cauză.Cb - coeficient care ține seama de prezența balcoanelor pe fațadele clădirii, respectiv: Cb=1,00 pentru clădiri fără balcoane sau cu balcoane închise. Cb=1,03 pentru clădiri cu balcoane deschise.NGZ – numărul corectat de grade zile caracteristic sezonului de încălzire. Valoarea acestuia se detemină conform metodologiei prezentate în NP 048-00, ”Ghid pentru expertizarea termică și energetică a clădirilor existente și a instalațiilor de încălzire și preparare a apei calde de consum aferente acestora”.

52

53

CURS 9

5. METODOLOGIE PENTRU ELABORAREA ȘI ACORDAREA CERTIFICATULUI ENERGETIC AL CLĂDIRILOR

Cunoașterea principalelor caracteristici energetice ale construcțiilor existente a permis țărilor membre ale Comunității Europene elaborarea unor politici coerente de reabilitare și modernizare energetică a acestora. În acest sens, Comisia Europeană a publicat la 13.09.1993 directiva 93/76/CEE(SAVE) vizând limitarea emisiilor de bioxid de carbon, printr-o ameliorare a eficienței energetice. Punerea în practică a acestei directive a început în majoritatea țărilor occidentale, stadiul aplicării ei fiind diferit și comportând nuanțe de la țară la țară.

54

Scopul Directivei îl constituie reducerea emisiilor de bioxid de carbon prin îmbunătățirea eficienței energetice. Directiva definește 6 domenii de intervenție și anume:

- Certificarea energetică a clădirilor.- Plata costurilor pentru încălzire, aer condiționat și apă caldă pe baza

consumului real.- Finanțarea pentru investiții privind eficiența energetică în sectorul

public.- Izolarea termică a clădirilor noi.- Inspecții periodice ale cazanelor.- Audituri energetice ale marilor consumatori energetici.

În România, principalul act normativ elaborat în acest sens este reprezentat de O.G.nr.29/30.01.2000 Reabilitarea termică a fondului locuit existent și stimularea economisirii energiei termice.În conformitate cu acestă Ordonanță de urgență a fost elaborat printre altele normativul NP 049-00 Ghid și metodologie pentru elaborarea și acordarea certificatului energetic al clădirilor existente.Conform acestui normativ, activitatea de certificare energetică a clădirilor din România prezintă câteva elemente specifice și anume: 1. Certificarea energetică nu vizează și climatizarea (pe durata verii) clădirilor, datorită în special următorilor factori: - analiza performanței energetice a sistemelor de climatizare implică utilizarea unor sisteme de diagnoză complexe și costisitoare. - din literatura autohtonă de specialitate lipsesc datele climatice specifice anului tip pentru sezonul cald, spre deosebire de sezonl rece pentru care există astfel de date. 2. Activitatea de certificare vizează clădirile ale căror instalații sunt administrate de proprietarul sau administratorul clădirii. De aceea, pentru apartamentele din clădirile colective (care nu dispun de contorizarea utilităților la nivel de apartament și implicit de contract individual de plată a acestora) nu se eliberează certificat energetic independent. Certificatul energetic vizează întreaga clădire în care se află și apartamentul al cărui proprietar solicită certificatul.

5.1. Notarea clădirilor în vederea certificării energetice a acestora

Notarea din punct de vedere energetic a unei clădiri existente se efectuează funcție de consumul anual normal de căldură estimat pe baza expertizei energetice a clădirii.Etapele care trebuiesc parcurse pentru notarea clădirilor în vederea certificării energetice sunt următoarele:

55

1. Determinarea consumului specific total anual de căldură al clădirii (ca sumă a consumurilor specifice pentru încălzire și preparare a apei calde). Determinarea consumului specific total anual de căldură, se efectuează conform celor prezentate într-un curs anterior.

2. Determinarea coeficientului de penalizare a notei acordate clădirii funcție de gradul de utilizare a căldurii în raport cu nivelul rațional, corespunzător normelor minime de igienă și al celor de întreținere a clădiri și al instalațiilor aferente. Penalizările acordate clădirii la notarea din punct de vedere energetic sunt datorate unor deficiențe de întreținere și exploatare a clădirii și al instalațiilor aferente acesteia, având drept consecințe utilizarea nerațională a căldurii. Coeficientul de penalizare se determină cu relația:

p0=p1.p2

.p3.p4

.p5.p6

.p7.p8

.p9.p10

.p11

în care:p1 - coeficient de penalizare funcţie de starea subsolului tehnic al clădirii

pentru clădiri colective, determinat conform tabelului 4.1.Tabel 5.1/1

Starea subsolului tehnic p1

Uscată şi cu posibilitatea de acces la instalaţia comună 1,00Uscată, dar fără posibilitate de acces la instalaţia comună

1,01

Subsol inundat/inundabil ( posibilitatea de refulare a apei din canalizarea exterioară)

1,05

Observaţie: Pentru clădiri individuale, p1=1,00

p2 - coeficient de penalizare funcţie de utilizarea uşii de intrare în clădiri colective, determinat conform tabelului 4.2.

Tabel 5.1/2Uşa de intrare în clădire p2

Uşa este prevăzută cu sistem automat de închidere şi sistem de siguranţă (interfon, cheie)

1,00

Uşa nu este prevăzută cu sistem automat de închidere, dar stă închisă în perioada de neutilizare

1,01

Uşa nu este prevăzută cu sistem automat de închidere şi este lăsată frecvent deschisă în perioada de neutilizare

1,05


p3 - coeficient de penalizare funcţie de starea elementelor de închidere mobile din spaţiile comune (casa scărilor) - către exterior sau către ghene de gunoi - pentru clădiri colective, determinat conform tabelului 4.3.

56

Tabel 5.1/3Starea elementelor de închidere mobile p3

Ferestre/uşi în stare bună şi prevăzute cu garnituri de etanşare

1,00Ferestre/uşi în stare bună, dar neetanşe 1,02Ferestre/uşi în stare proastă, lipsă sau sparte 1,05


p4 - coeficient de penalizare funcţie de starea armăturilor de închidere şi reglaj de la corpurile statice - pentru clădiri dotate cu instalaţie de încălzire centrală cu corpuri statice, determinat conform tabelului 4.4.

Tabel 5.1/4Situaţia p4

Corpurile statice sunt dotate cu armături de reglaj şi acestea sunt funcţionale

1,00

Corpurile statice sunt dotate cu armături de reglaj, dar cel puţin un sfert dintre acestea nu sunt funcţionale

1,02

Corpurile statice nu sunt dotate cu armături de reglaj sau cel puţin jumătate dintre armăturile de reglaj existente nu sunt funcţionale

1,05

Observare: Pentru clădiri care nu sunt dotate cu instalaţie de încălzire centrală cu corpuri statice, p4 = 1,00.

p5 - coeficient de penalizare funcţie de spălarea/curăţirea instalaţiei de încălzire interioară - pentru clădiri racordate la un punct termic centralizat sau centrală termică de cartier, determinat conform tabelului 4.5.


Corpurile statice au fost demontate şi spălate/curăţate în totalitate după ultimul sezon de încălzire

1,00

Corpurile statice au fost demontate şi spălate/curăţate în totalitate înainte de ultimul sezon de încălzire, dar nu mai devreme de trei ani

1,02

Corpurile statice au fost demontate şi spălate/curăţate în totalitate cu mai mult de trei ani în urmă

1,05

57

Observaţie: Pentru clădiri care nu sunt racordate la un punct termic centralizat sau centrală termică de cartier, p5 =1,00.

p6 - coeficient de penalizare funcţie de existenţa armăturilor de separare şi golire a coloanelor de încălzire - pentru clădiri colective dotate cu instalaţie de.încălzire centrală, determinat conform tabelului 4.6.


Coloanele de încălzire sunt prevăzute cu armături de separare şi golire a acestora, funcţionale

1,00

Coloanele de încălzire nu sunt prevăzute cu armături de separare şi golire a acestora sau nu

1,03

Observaţie: Pentru clădiri individuale sau clădiri care nu sunt dotate cu instalaţie de încălzire centrală, p6=1,00

p7 - coeficient de penalizare funcţie de existenţa echipamentelor de măsură pentru decontarea consumurilor de căldură, determinat conform tabelului 4.7.

Tabel 5.1/7 Situaţia p7

Există contor general cu căldură pentru încălzire şi pentru apă caldă menajeră

1,00Există contor general de căldură pentru încălzire, dar nu există contor general de căldură pentru apă caldă menajeră

1,07

Nu există nici contor general de căldură pentru încălzire, nici contor general de căldură pentru apă caldă menajeră, consumurile de căldură fiind determinate în sistem pauşal

1,15

Observaţie: Pentru clădiri cu sistem propriu/local de furnizare a utilităţilor termice, p7=1,00.

p8 - coeficient de penalizare funcţie de starea finisajelor exterioare ale pereţilor exteriori - pentru clădiri cu pereţi din cărămidă sau BCA, determinat conform tabelului 4.8.


Stare bună a tencuielii exterioare 1,00Tencuială exterioară căzută total sau parţial 1,05

Observaţie: Pentru clădiri cu pereţi exteriori din alte materiale, p8 = 1,00

p9 - coeficient de penalizare funcţie de starea pereţilor exterior din punct de vedere al

conţinutului de umiditate al acestora determinat conform tabelului 4.9.

58


Pereţi exteriori uscaţi 1,00Pereţii exteriori prezintă pete de condens (în 1,02Pereţii exteriori prezintă urme de igrasie 1.05

p10 - coeficient de penalizare funcţie de starea acoperişului peste pod - pentru clădiri prevăzute cu pod nelocuibil, determinat conform tabelului 4.10


Acoperiş etanş 1,00Acoperiş spart/neetanş la acţiunea ploii sau a 1,10

Observaţie: Pentru clădiri fără pod nelocuibil, p10 = 1,00

p11 - coeficient de penalizare funcţie de starea coşului/coşurilor de evacuare a fumului – pentru clădiri dotate cu sisteme locale de încălzire/preparare a apei calde menajere cu combustibil lichid sau solid, determinat conform tabelului 4.11


Coşurile au fost curăţate cel puţin o dată în ultimii 1,00Coşurile nu au mai fost curăţate de cel puţin doi 1,05

Observaţie: Pentru alte tipuri de clădiri, p11 = 1,00

3. Încadrarea clădirii în grila de clasificare energetică .

59

Fig.5.1/a Grilele de clasificare energetică (scala energetică) funcție de consumul de căldură specific anual

60

CURS 10

6. CASA PASIVĂ6.0. Generalități

S-a pus intrebarea dacă într-adevăr este posibilă realizarea unor clădiri pentru încălzirea cărora consumul de energie să fie atât de redus, încât să tindă la zero. Primii care au încercat un răspuns practic în această chestiune de maximă actualitate au fost: Prof. Bo Adamsen de la Universitatea din Lundt (Suedia) si Dr. Wolfgang Feist de la Institultul Wohnen und Umwelt (Locuința și mediul înconjurător), institut finanțat de guvernul landului Hessen (Germania).Astfel, în 1991 se construiau patru locuințe în Darmstadt-Kranichstein. Aceste locuințe au fost considerate "locuințe cu energie termică zero". Necesarul de energie termică pentru aceste locuințe este de fapt de 10 kWh/m2.an, adică cu aproximativ 90% mai puțină energie decât cota permisă conform prevederilor legale valabile în 1995. Una dintre aceste locuințe este prevăzută în plus cu obloane izolatoare care se închid noaptea. Această locuință este într-adevăr o "locuință cu energie termică zero", deoarece pentru încălzirea acesteia nu este necesar să se consume energie termică.Specialiștii pot vedea această locuință, dar pentru aceasta este necesară obținerea unei aprobări prealabile de la Ministerul mediului din landul Hessen (cu sediul la Wiesbaden).

Casa pasivă din Darmstadt-Kranichstein, la care au acces cercetătorii

În continuare sunt consemnate câteva dintre condițiile care au făcut posibilă realizarea acestei "locuințe cu energie termică zero".

61

6.1. Conceptul de "casă pasivă"

"Casă pasivă" este acea casă care asigură un climat interior comfortabil atât vara cât și iarna, fără însă a fi neapărat nevoie de o sursă convențională pentru încălzire. Criteriile pe care trebuie să le îndeplinească o casă pentru a fi catalogată drept "casă pasivă" raportate la metrul pătrat de suprafață locuibilă sunt: -necesar anual cu încălzirea spațiului: maxim 15 kWh/(mp*an) -necesar anual total de energie consumată: maxim 42 kWh/(mp*an) -sarcina termică pentru încălzire,constantă: maxim 10 W/m2 suprafață locuită

În vederea îndeplinirii obiectivului de a nu depăși un consum anual total de energie (încălzire+ apă caldă menajeră + energia electrică), de 42 kWh/(mp*an), la proiectarea unei case pasive trebuie acordată o atenție deosebită consumului cu energia electrică pentru iluminat și pentru acționarea aparatelor electrocasnice. Deși principala funcție a unui sistem de ventilare este aceea de a menține o calitate corespunzătoare a aerului interior, în cazul clădirilor a căror sarcină termică pentru încălzire este constantă și nu depășește valoarea de 10 W/mp, indiferent de climă și anotimp, sistemul de ventilare poate asigura și încălzirea spațiului, eliminându-se astfel necesitatea unui sistem separat de încălzire.

6.2. Câteva recomandări pentru proiectarea unei case pasive

Pentru atingerea acestui nivel de performantă energetică ar fi de așteptat să crească substanțial costurile construcției.Lucrurile nu stau tocmai așa. Costurile nu sunt exagerate atât timp cât conceptul construcției, arhitectura si orientarea acesteia, sunt adoptate în urma unui studiu riguroas al diverselor variante posibile. În ceea ce privește arhitectura este important să fie luate în considerare niște reguli generale și importante din punct de vedere al consumului energetic al clădirii și anume:- este importantă adoptarea unei forme compacte cu o amprentă la sol cât mai mică.- ferestrele trebuie să fie mari și orientate cât se poate mai mult către sud; se evită orice orientare spre nord a fereastrelor. - este preferabil să avem cât mai puține uși exterioare.- este indicat ca acoperișul clădirii (sau măcar jumătate din acesta) să fie orientat spre sud, pentru a se putea monta eficient pe el panouri solare, sau fotovoltaice. Practic întregul corp al clădirii trebuie să fie astfel realizat incât, să poată îndeplini rolul de colector al energiei solare.- este recomandat ca întreaga construcție să fie realizată într-un singur corp de

62

http://www.casepasive.eu/conceptul

clădire.- casa pasivă poate să cuprindă în structura sa atât balcoane, cât și firide, adică poate exista pe exterior o așa-numita "structură secundară".- este preferabilă din punct de vedere energetic o construcție cu mai multe apartamente într-o singură clădire. În ceea ce privește instalațiile, este recomandată o proiectare energetică eficientă a clădirii, care să conducă la o simplificare considerabilă a sistemelor de încălzire, ventilare, aer-condiționat..

6.3. Sistemul de izolare termică

Evident că pentru realizarea unei case pasive piederile de căldură prin anvelopa clădirii trebuie să fie reduse la minim. Casa pasivă trebuie să fie perfectă din punct de vedere al izolării termice și reprezintă tehnologia de vârf în domeniul construcțiilor.În cazul unei case pasive coeficientul global de schimb de căldură k al pereților, al acoperișului, și al pardoselii amplasate pe sol, trebuie să aibă valori cuprinse între 0,1 si 0,15 [W/m2K], ceea ce implică grosimi ale stratului izolator cuprinse intre 30 si 40 cm.În plus izolația trebuie să fie compactă în așa fel încât să se înlăture riscul formării oricărei punți termice.Dacă în cazul unei case cu consum redus de energie sistemul de încălzire al acesteia poate asigura energia pierdută printr-un rost neizolat corespunzător, în cazul unei case pasive lipsită de un sistem de încălzire, pierderea de energie prin orice punte termică conduce la diminuarea dramatică a confortului termic.

6.4. Ventilarea locuințelor cu recuperare de căldură

În cazul construcțiilor clasice realizate în trecut, datorită neetanșeității tâmplăriei are loc un schimb de aer permanent cu mediul exterior. Aceasta reprezintă un avantaj din punct de vedere al asigurării în interior al unui microclimat corespunzător în ceea ce privește puritatea aerului. În același timp însă, infiltrațiile de aer exterior datorate neetenșeităților tâmplăriei conduc la consumuri energetice importante pentru încălzirea aerului rece infiltrat. Noile norme de eficiență energetică impun tehnici de construcție care izolează tot mai bine clădirile, ceea ce conduce la reducerea până la anulare a schibului natural de aer al acestora cu mediul exterior.Ventilarea (aerisirea) naturală, prin deschiderea geamurilor, ca cea mai simplă formă de alimentare cu aer curat, conduce la pierderi mari de energie termică (aceste pierderi se pot ridica la cca. 50% din întregul pierderilor de energie termică ale unei clădiri) ,ceea ce nu mai corespunde cu noul concept de casă cu consum redus de energie.

63

De aceea apare necesitatea unei ventilări (aerisiri) controlate, a clădirilor. În plus ventilarea controlată oferă posibilitatea recuperării căldurii din aerul viciat evacuat, căldură cu care se preîncălzește aerul proaspăt introdus în încăpere, cu consecințe pozitive în reducerea consumurilor energetice.

6.5. Sticla pentru ferestre

Realizarea caselor pasive a fost posibilă și datorită punerii la punct a unei noi generații de ferestre, respectiv a unor noi tipuri de sticlă pentru ferestre. Această sticlă colectează energia solară chiar și pe timpul iernii. Ferestrele realizate cu trei foi din sticlă și cu spații între foi umplute cu gaze nobile prezintă o valoare a coeficientului global de schimb de căldură k de 0,7 [W/m2K]. Acest tip de geam cu o grosime de 32 mm, prezintă pierderi de căldură mai reduse cu 50% in comparație cu un geam clasic cu o grosime de 40 cm . Energia termică acumulată în condițiile în care fereastra este dispusă spre sud este mai mare decât energia pierdută.Una dintre soluțiile arhitecturale în vederea proiectării unei case pasive este și aceea de a realiza intreaga suprafață dinspre sud din sticlă.

6.6. Exemple de realizări a unor case pasive6.6.1. Casa pasivă realizată cu sistemul ISORAST 37

Casa prezentată mai jos, destinată pentru a găzdui trei familii, a fost mărita cu 50%, utilizându-se în acest scop profilul ISORAST 37 pentru pereți groși, care asigură un coeficient global de schimb de căldură (k) de doar 0,12 [W/m2K ]. După efectuarea modificării amintite consumul de energie s-a redus cu 50%, ceea ce a condus la transformarea casei, nu într-o casă pasivă, dar într-o casă cu consum redus de energie. "Casa albastră" de pe strada "Fritz-Kalle" din Wiesbaden este acum celebră. Trebuie subliniat faptul că în cazul acestei case structura primară a fost pe cât posibil separată de structura secundară.

64

Casa albastră“ înaintea extinderii Aceeași casă, după extinderea cu profile ISORAST

6.6.1. Casa pasivă cu o structură exterioară din sticlă

Una dintre soluțiile arhitecturale în vederea proiectării unei case pasive este și aceea de a realiza intreaga suprafață dinspre sud din sticlă. Acest lucru nu implică neapărat un aport substanțial de căldură în timpul verii, întrucât există posibilitatea realizării în interior, în spatele acestor fațade, a unor sere cu plante exotice chiar și în timpul toamnei sau al iernii.

Casa pasivă «din sticlă»

65

66

CURS 11

6. CALCULUL LA UMIDITATE AL CONSTRUCŢIILOR6.1. Generalităţii

Studiul umidităţii construcţiilor este deosebit de important în ceea ce priveşte:a.asigurarea confortului interior - sub influenţa umidităţii, conductivitatea termică, căldura specifică şi masa specifică a elementelor de construcţii cresc, ceea ce conduce la o scădere a gradului de izolare termică. - între regimul termic şi regimul umidităţii există o condiţionare reciprocă care influenţează nivelul de confort interior.

Fig. 6.1.1/a Condiţii higrotermice normale de confort pentru climatul interior

Aşa cum se poate observa din fig.(6.1.1/a) valoarea umidităţii relative a aerului

interior este influenţată de temperatura acestuia.Astfel, în cazul unui aer al cărui

conținut de umiditate este 10[g/kg], umiditatea relativă a sa este: la

şi la .

67

b. asigurarea durabilităţii în timp a construcţiilor - variaţia umidităţii materialelor de construcţie, conduce la micşorarea rezistenţelor mecanice, determină tensiuni şi dilatări care influenţează structura fizică a materialelor de construcţii;- sub influenţa fenomenelor de îngheţ – dezgheţ, în zona exterioară a elementelor de construcţie, apar degradări şi deformaţii care reduc în timp durabilitatea construcţiilor.6.1. Aerul umed6.1.1. Umiditatea aerului

La un moment dat, aerul conţine o anumită cantitate de vapori de apă, care îi determină umiditatea. Umiditatea aerului poate fi exprimă uzual în tehnică sub două forme și anume: 1. Prin conţinutului de umiditate (x). Acesta reprezintă masa vaporilor de apă conţinuţi într-un kilogram de aer uscat.

(6.1.1/1)

2. Prin umiditatea relativă . Aceasta exprimă raportul între conţinutul de vapori de apă ai aerului la un moment dat (la presiune atmosferică și o anumită temperatură) și conținutul maxim de vapori de apă pe care l-ar putea îngloba aerul (în aceleași condiții de presiune și temperatură).

(6.1.1/2)

- reprezintă umiditatea absolută, respectiv conţinutul de vapori de apă ai

aerului la un moment dat, (la presiune atmosferică și o anumită temperatură)

exprimat în [g/m3].

[g/m3]. (6.1.1/3)

- masa vaporilor de apă conținuți de aerul umed, în [g]; - volumul aerului umed, în [m3];

-reprezintă umiditatea de saturație, respectiv conținutul maxim de vapori de apă pe care l-ar putea îngloba aerul la aceeași temperatură, exprimat de asemenea în [g/m3].

68

Temperatura aerului[ ]

-10 0 +10 +16 +20 +40

Valori [ ]

2,14 4,84 9,40 13,6 17,3 30,30

Tabel 6.1.1/I Variația umidității de saturație a aerului cu temperatura

Așa cum se poate constata din tabel, cantitatea maximă de vapori de apă pe care o poate îngloba aerul umed saturat, la presiunea atmosferică, creşte cu creșterea temperaturii. Problemele legate de condensarea vaporilor de apă apar atunci când umiditatea relativă a aerului este prea mare. În ceea ce ne interesează în cadrul higrotermicii construcțiilor, sunt două cauze care pot determina creșterea umidității relative a aerului și anume: - atunci când, la temperatură constantă ( =ct), aerului i se adaugă o cantitate suplimentară de umiditate. (Evident, dacă( =ct. așa cum rezultă din tabelul 6.1.1/I, φs=ct. Cum adăugarea unei cantități suplimentare de umiditate înseamnă creșterea valorii φa, din expresia 6.1.2/2, se constată că în acest caz umiditatea relativă φr crește).De aceea, într-o încăpere a cărei temperatură este constantă, dacă se produc degajări de vapori de apă, aceasta conduce la creștera umidității relative a aerului interior din încăpere, mărind astfel posibilitatea condensării vaporilor de apă pe suprafețele elementelor de construcții exterioare a căror temperatură este mai mică decât temperatura punctului de rouă. - atunci când la conținut de umiditate constant (x=ct) ,scade temperatura aerului. (Evident, dacă x=ct. înseamnă de fapt că φa=ct. Când temperatura scade, așa cum rezultă din tabelul 6.1.2/a, φs scade, ceea ce conform relației6.1.2/a, conduce la creșterea umidității relative). Cu alte cuvinte, dacă aerul rece si cel cald au același conținut de umiditate, aerul rece va avea o umiditate relativă mai mare.Acesta este motivul pentru care într-o încăpere în care există suprafețe reci (ferestre, pereți exteriori,etc.), acestea contribuie la scăderea temperaturii aerului interior și pe cale de consecință la creșterea umidității relative a acestuia, mărind astfel posibilitatea condensării vaporilor de apă pe suprafețele elementelor de construcții exterioare a căror temperatură este mai mică decât temperatura punctului de rouă.

OBSERVAȚIE

69

Una din modalitățile eliminării acestor impedimente este desigur ventilarea corespunzătoare a încăperilor, prin intermediul căreia este evacuat din încăpere surplusul de umiditate care creează probleme.

6.1.2. Presiunea aerului

Aerul din mediul ambiant este un amestec binar format din: aer uscat vapori de apă

La presiunea normală (p=1,013 bar) cantitatea de vapori de apă din aer este cuprinsă între 3,82 [g/Kg] la 0 oC şi 42,41 [g/Kg] la 30 oC.

În studiul temotehnicii construcțiilor, adică în limitele de temperatură şi presiune pe care le poate avea aerul umed în cadrul aplicațiilor din acest domeniu, aerul umed (acest amestec binar de aer uscat şi vapori de apă) poate fi tratat cu o aproximaţie absolut neglijabilă, ca un gaz perfect. O consecință imediată este aceea că aerului umed îi sunt aplicabile, în acest caz legile gazului perfect.Una dintre legile gazului perfect este și Legea lui Dalton ( sau legea amestecului), care se enunță astfel: „presiunea totală a unui amestec ce ocupă un volum dat, este egală cu suma presiunilor parţiale ale constituenţilor”. Adică: p=pa+pv (6.1.2/1) p - reprezintă presiunea aerului umed (presiunea amestecului)pa- reprezintă presiunea aerului uscat (unul din componentele amestecului)pv - reprezintă presiunea vaporilor de apă (cealaltă componentă a amestecului)

La saturaţie, presiunea parţială a vaporilor (pv) devine egală cu presiunea de saturaţie (ps).Așadar, presiunea atmosferică a aerului este determinată de: - presiunea parţială a aerului uscat; - presiunea parţială a vaporilor de apă din aer (denumită și elasticitatea vaporilor de apă (e) [mm col. Hg]).

La presiunea atmosferică 765 [mm col. Hg] elasticitatea vaporilor de apă (presiunea parţială a vaporilor de apă) este:

(6.1.2/2)

Când umiditatea absolută a aerului ( ) prezintă valoarea maximă ( ), adică , se înregistrează elasticitatea maximă a vaporilor de apă, respectiv (E).

Astfel umiditatea relativă a aerului ( ) se poate exprima şi în funcţie de E şi e, astfel:

[%] (6.1.2/3)

70

În problemele de verificare a condensului la elementele de construcţii interesează calculul elasticităţii parţiale a vaporilor de apă, în funcţie de umiditatea relativă a aerului, respectiv:

[%] (6.1.2/4)

Presiunile parţiale ale vaporilor de apă din aerul interior ( ) şi respectiv exterior ( ), se calculează cu relaţiile:

(6.1.2/5)

- presiunea de saturaţie a vaporilor de apă corespunzătoare temperaturii a aerului interior şi respectiv a aerului exterior;

, - umidităţile relative ale aerului interior şi respectiv

71

72

6.2. Umiditatea construcţiilor6.2.1. Forme de acţiune a apei asupra construcţiilor

Apa acţionează asupra construcţiilor sub mai multe forme, umiditatea aerului interior şi cea a elementelor de construcţie fiind rezultatul suprapunerii concomitente a unora sau altora dintre aceste forme:a. apa iniţială de construcţie – este apa introdusă în construcţii în timpul execuţiei acestora;b. apa din terenul natural – acţionează direct asupra fundaţiilor şi prin ascensiune capilară chiar asupra elementelor de construcţie de la parter, în funcţie de eficienţa hidroizolaţiei soclului;c. apa meteorologică – este apa provenită din precipitaţii;d. apa de exploatare – este apa provenită din procesele umede care pot avea loc în unele dintre încăperile unei construcţii (spălătorii, băi, bucătării);e. apa de natură biologică – este apa provenită prin respiraţie şi evaporarea de la suprafaţa pielii (cantitatea de apă degajată de o persoană prin respirație în timp de o oră, variază foarte mult în funcție de activitatea desfășurată și anume: 50 – 60[ ] în repaus şi până la 1300[ ] sau chiar mai mult, prin muncă grea);f. apa higroscopică – este apa acumulată prin acţiunea umidităţii aerului interior şi exterior. Evident aceasta este influenţată decisiv de structura fizică a materialelor de construcţie;g. apa de condens – este apa produsă prin condensarea vaporilor de apă, în elementele de construcții. Vaporii de apă migrează prin elementele de construcţie sub acţiunea gradienţilor de temperatură şi de umiditate și condensează în zonele în care temperatura acestuia coboară sub temperatura punctului de rouă.Din cauza circulaţiei apei prin teren şi fundaţie, precum şi datorită fenomenelor de evaporare şi condensare, putem vorbi practic de un circuit închis al apei între mediul exterior şi clădire.

73

ANEXE

Tabelul 6.1.1/II Temperatura punctului de rouă în funcție de temperatura şi umiditatea relativă a aerului interiorNr. crt.

Umiditatea relativă a aerului [%]

Temperatura punctului de rouă, [ ], pentru16 18 20 22

12345678910111213141516

100959085807570656055504540353025

+ 12,00+ 11,20+ 10,40+ 9,60+ 8,70+ 7,70+ 6,70+ 5,60+ 4,50+ 3,30+ 1,90+ 0,45- 1,05- 2,60- 4,50- 6,55

+ 16,00+ 15,20+ 14,35+ 13,50+ 12,55+ 11,60+ 10,50+ 9,40+ 8,20+ 7,00+ 5,60+ 4,10+ 2,40+ 0,60- 1,40- 3,50

+ 18,00+ 17,20+ 16,30+ 15,45+ 14,50+ 13,50+ 12,45+ 11,30+ 10,10+ 8,80+ 7,45+ 5,90+ 4,20+ 2,30+ 0,20- 2,00

+ 20,00+ 19,20+ 18,30+ 17,40+ 16,40+ 15,40+ 14,40+ 13,20+ 12,00+ 10,70+ 9,30+ 7,70+ 6,00+ 4,10+ 1,90- 0,55

+ 22,00+ 21,20+ 20,30+ 19,40+ 18,40+ 17,40+ 16,30+ 15,10+ 13,90+ 12,55+ 11,10+ 9,20+ 7,40+ 5,85+ 3,65+ 1,10

CURS 12

74

6.3. Rezistenţa la permeabilitatea la vapori a elementelor de construcţii în regim staţionar

Pentru umidităţi relative ale aerului cuprinse între 10 şi 90%, difuzia vaporilor de apă prin elementele de construcţii depinde de caracteristicile structurale ale porilor capilari ai acestora şi pot fi exprimate prin:

- coeficientul de permeabilitate la vapori;- rezistenţa la permeabilitatea la vapori.

Datorită gradientului de umiditate şi în funcţie de caracteristicile elementelor de construcţie la permeabilitatea la vaporii de apă, pot avea loc fenomene de difuzie a vaporilor de apă astfel:

- de la interior la exterior – iarna;- de la exterior la interior – vara.

În condiţiile regimului staţionar de umiditate ( , ) difuzia vaporilor de apă prin elementele deconstrucţii este determinată de:

- rezistenţă la trecerea vaporilor la suprafaţa interioară ( );

- rezistenţa la trecerea vaporilor prin elementul de construcţie ( ); rezistenţa la trecerea vaporilor de la

suprafaţa exterioară la aerul exterior ( ).Așadar, rezistenţa totală ( ) la trecerea

vaporilor de apă printr-un element de construcții este dată de relația:

Rov=Rvi + Rv + Rve (6.3/1) Rvi – rezistenţa aerului interior la trecerea vaporilor de apă [m/s]Rv - rezistenţa elementului de construcții la trecerea vaporilor de apă [m/s]Rve – rezistenţa aerului exterior la trecerea vaporilor de apă [m/s]

Cum Rvi și Rve au valori neglijabile, rezultă:

Rov = Rv (6.3/2) În cazul elementelor de construcţie omogene, Rv reprezintă o caracteristică a

elementului de construcţii, care poate fi determinată cu relaţia: Rv = d∙1/KD∙MK [m/s] (6.3/3)

75

d

exterior

i e

interior

i > epvi > pve

pvi

pveIIIIII

vapori apa

pa

Fig. 6.3./a Variaţia presiunii vaporilor de apă prin straturi omogene

În cazul elementelor de construcţie alcătuite din mai multe straturi, neglijându-se rezistenţele de suprafaţă la trecerea vaporilor rezultă:

[ ] (6.3/4)

- coeficient în funcţie de temperatura medie a stratului , [ ].

6.4. Calculul de verificare a posibilității de condensare a vaporilor de apă în interiorul elementelor de construcţii

Pentru ca vaporii de apă să nu condenseze în interiorul unui element de construcţii este necesar ca în orice secţiune a acestuia să fie îndeplinită condiţia: presiunea parțială a vaporilor de apă să fie mai mică decât presiunea de saturație a acestora.

< (6.4.1/4)Calculul de verificare a posibilității de condensare a vaporilor de apă în interiorul elementelor de construcţii se efectuează în două moduri și anume: - prin metoda grafică - prin metoda calculării cantității de apă care s-ar putea acumula în interiorul elementului de construcții în urma condensării vaporilor de apă

6.4.1. Calculul grafic de verificare a posibilității de condensare a vaporilor de apăLa difuzia unidirecţională a vaporilor de apă în regim permanent se poate neglija influenţa căldurii degajate sau absorbite în cazul transformărilor de fază.Verificarea grafică a posibilității de condensare a vaporilor de apă în interiorul elementului de construcții constă în a verifica dacă curba presiunii de saturație a vaporilor de apă se intersectează cu curba presiunilor parțiale ale acestora. - dacă curbele şi nu se intersectează rezultă că nu are loc fenomenul de condens.- dacă curbele şi se intersectează rezultă că are loc fenomenul de condens. a. Determinarea curbei temperaturilor

Fig. 6.4.1/a

Condiţie: , = constant.Într-o secţiune la distanţa de faţa interioară a elementului de construcţie, temperatura [ ] este:

76

i

ex se

si1

2

x

-16

-5

0

+10

+20

1;1 2;2 3;31 2 3

px

dd1 d3d2

°C

(6.4.1/1)

- rezistenţa termică la transmiterea căldurii în secţiunea , [ ]

(6.4.1/2)

b. Determinarea curbei presiunilor de saturaţie a vaporilor de apă [N/m2]

Cunoscând temperaturile: se determină din

tabelul (2.2.3/a) presiunile corespunzătoare şi se trasează curba.

Fig. 6.4.1/b

c. Determinarea curbei presiunilor parţiale a vaporilor de apă , [N/m2]Căderea presiunii parţiale a vaporilor de apă prin elementul de construcţii este dată de relația:

[ ] (6.4.1/3)

- căderea presiunilor parţiale a vaporilor de apă până în stratul , [ ]( ) - rezistenţa la permeabilitatea la vaporii de apă a elementului de construcții, până la stratul (a unei părți din grosimea elementului de construcții și anume cea până la stratul x, la care se face referire) [ ]

- rezistenţa la permeabilitatea la vaporii de apă a întrgului element de

construcţii (a întrgii grosimi a elementului de construcții) [ ]( ) - căderea totală a presiunilor parţiale ale vaporilor de apă în elementul de construcţie, [ ]Delimitarea zonei în care are loc fenomenul de condensare a vaporilor de apă se realizează prin trasarea tangentelor din şi la curba , adică: şi

, care delimitează de fapt curba reală a presiunilor (zona de pe curba nu are sens fizic real în acest caz).

77

1;1 2;2 3;31 2 3

pvi

pveps1=pv'

ps2=pv"

a'

b'

a

b

dd1 d2 d3

pa1

2pa

psi

pse

B

A

pv

ps

pa

16

14

12

10

8

6

4

2

0

mmHg

Condensarea vaporilor de apă are loc în limitele corespunzătoare valorilor şi .

6.4.2. Calculul cantității de apă care se poate acumula în interiorul elementului de construcții în urma condensării vaporilor de apă

Cantitatea totală de umiditate, [ ] care se poate acumula înelementul de construcţii ca urmare a condensării vaporilor de apă în perioada de iarnă se calculează cu expresiile:

- când zona de condens este redusă la o suprafaţă de condens:

(6.4.2/1)

- când zona de condens are o grosime finită:

(6.4.2/2)

, - presiunile parţiale ale vaporilor de apă a aerului interior, respectiv exterior, [ ] sau [ ]

, - presiunile parţiale ale vaporilor de apă pe suprafaţa spre interior şi respectiv spre exterior a zonei de condens, [ ] sau [ ]

, - rezistenţele la permeabilitate la vapori a părţii elementului de construcţie dintre suprafaţa interioară şi suprafaţa de condens (

), respectiv dintre suprafaţa de condens şi suprafaţa exterioară (), [ ]

- numărul de ore în care poate avea loc fenomenul de condens.

Cantitatea de apă care se poate evapora din elementul de construcții înperioada de vară se calculează cu aceleași expresii cu care se calculează cantitatea de umiditate rezultată ca urmare a condensării. Expresiile diferă doar prin semnificația diferită a numerelor Nw; Nv:

- când zona de condens este redusă la o suprafaţa de condens:

(6.4.2/3)

- când zona de condens are o grosime finită: (6.4.2/4)

- numărul de ore în care poate avea loc eliminarea apei vara.

CONDIȚII

78

Pentru limitarea creşterii umidităţii elementelor de construcţii de la un an la altul, trebuiesc îndeplinite condiţiile:

1. Cantitatea de apă provenită din condensarea vaporilor de apă în elementul de construcţie în perioada rece (iarna), să fie mai mică decât cantitatea de apă ce se poate evapora în perioada caldă (vara), respectiv:

- cantitatea de apă provenită din condensarea vaporilor de apă în elementul de

construcţie în perioada rece (iarna)- cantitatea de apă ce se poate evapora în perioada caldă (vara)

2. Creşterea umidităţii masice a elementului de construcţie la sfârşitul perioadei de condensare, să fie mai mică decât creșterea maximă admisibilă a umidității masice a elementului de construcţie.

- creşterea umidităţii masice a elementului de construcţie la sfârşitul perioadei de condensare.ΔWadm - creșterea maximă admisibilă a umidității masice a elementului de construcţie.

- densitatea aparentă a construcţiei care s-a umezit prin condensarea vaporilor. [ ]

- grosimea stratului în care se acumulează umiditatea.- cantitatea totală de vapori de apă ce se poate acumula în elementul de

construcţie iarna. [ ]

În cazul în care: sau se procedează la creşterea conductivităţii termice cu o valoare , astfel încât să fie înlăturată posibilitatea condensării vaporilor de apă în elementul de construcții.

(6.3.1/9)

- sporul de umiditate pentru un an.- coeficientul de creştere a conductivităţii termice în procente din volum.

79

ANEXE

Tabelul 6.4.1/I. Presiunile parţiale (elasticitatea parţială) ale vaporilor de apă exprimate în [mm col Hg], în funcție de umiditatea relativă a aerului și temperatura acestuia( ),

Temp.[ ]

45% 50% 55% 60% 65% 70% 80% 90% 95% 100%

+20-10-15-20

7,890,880,560,35

8,770,980,620,39

9,641,0070,680,42

10,521,170,740,46

11,391,270,810,50

12,271,370,870,54

14,021,560,990,62

15,781,761,120,69

16,651,851,180,73

17,531,951,340,77

Tabelul 6.4.1/II. Elasticitatea maximă a vaporilor de apă exprimată în [mm col Hg], în funcţie de temperatura aerului ( )

Temperaturaaerului

, [ ]

Elasticitatea vaporilor de apă, mm col Hg

[ ][mm col. Hg]

[ ][mm col. Hg]

[ ][mm col. Hg]

- 25- 24- 23

0,470,520,58

- 11- 10- 9

1,781,952,13

+ 3+ 4+ 5

5,696,106,54

+17+18+19

14,5315,4816,48

80

- 22- 21- 20- 19- 18- 17- 16- 15- 14- 13- 12

0,640,700,770,850,941,031,131,241,361,491,63

- 8- 7- 6- 5- 4- 3- 2- 10+ 1+ 2

2,322,532,763,013,253,573,884,224,584,935,29

+ 6+ 7+ 8+ 9+ 10+ 11+ 12+ 13+ 14+ 15+ 16

7,017,518,058,619,219,8410,5211,2311,9912,7913,63

+20+21+22+23+24+25+26+27+28+29+30

17,5418,6519,8321,0722,3823,7625,2126,7428,3530,0431,84

Tabelul 6.4.1/III. Valorile coeficientului M 108 în funcţie de temperatura medie a stratului de material

[ ]M108

[ ] [ ]M108

[ ] [ ]M108

[ ] [ ]M108

[ ] [ ]M108

[ ] [ ]M108

[ ]30292827262524232221

50,3450,4850,5850,7350,8751,0051,1551,2951,3951,50

- 1- 2- 3- 4- 5- 6- 7- 8- 9- 10

54,8255,0055,1455,3255,4655,6355,8155,9856,2056,37

20191817161514131211

51,6451,7851,9352,0752,2152,3852,5352,6752,8152,95

- 11- 12- 13- 14- 15- 16- 17- 18- 19- 20

56,5556,7356,2057,0857,2657,4357,6157,7957,9658,77

10987654321

53,1353,2753,4453,5853,7353,8754,0454,1854,3354,5054,68

-21-22-23-24-25-26-27-28-29-30-

58,3558,5358,7458,9159,1359,3059,4859,6959,9060,11

-

Tabelul 6.3.1/III Valorile presiunii de saturaţie ale vaporilor de apă în funcție de temperatură

[ ] Presiunea de saturaţie în , [ ]

81

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9Pentru domeniul de temperatură de la 30 până la 0 °C

30 4244 4269 4294 4319 4344 4369 4394 4419 4445 446929 4006 4030 4053 4077 4101 4124 4148 4172 4196 421928 3781 3803 3826 3848 3871 3894 3916 3939 3961 398427 3566 3588 3609 3631 3652 3674 3695 3717 3793 375926 3362 3382 3403 3423 3443 3463 3484 3504 3525 354425 3169 3188 3208 3227 3246 3266 3284 3304 3324 334324 2985 3003 3021 3040 3059 3077 3095 3114 3132 315123 2810 2827 2845 2863 2880 2897 2915 2932 2950 296822 2645 2661 2678 2695 2711 2727 2744 2761 2777 279421 2487 2504 2518 2535 2551 2566 2582 2598 2613 262920 2340 2354 2369 2384 2399 2413 2428 2443 2457 247319 2197 2212 2227 2241 2254 2268 2283 2297 2310 232418 2065 2079 2091 2105 2119 2132 2145 2158 2172 218517 1937 1950 1963 1976 1988 2001 2014 2027 2039 205216 1818 1830 1841 1854 1866 1878 1889 1901 1914 192615 1706 1717 1729 1739 1750 1762 1773 1784 1795 180614 1599 1610 1621 1631 1642 1653 1663 1674 1684 169513 1498 1508 1518 1528 1538 1548 1559 1569 1578 158812 1403 1413 1422 1431 1441 1451 1460 1470 1479 148811 1312 1321 1330 1340 1349 1358 1367 1375 1385 139410 1228 1237 1245 1254 1262 1270 1279 1287 1295 13049 1148 1156 1163 1171 1179 1187 1195 1203 1211 12188 1073 1081 1088 1094 1103 1110 1117 1125 1133 11407 1022 1008 1016 1023 1030 1038 1045 1052 1059 10666 935 942 949 955 961 968 975 982 988 9955 872 878 884 890 896 902 907 913 919 9254 813 819 825 831 837 843 849 854 861 8663 759 765 770 776 781 787 793 798 803 8082 705 710 716 721 727 732 737 743 748 7531 657 662 667 672 677 682 687 691 696 7000 611 616 621 626 630 635 640 645 648 653

Pentru domeniul de temperatură de la 30 până la 0 °C0 611 605 600 595 592 587 582 577 572 567-1 557 557 552 547 543 538 534 531 527 522-2 517 514 509 505 501 496 492 489 484 480-3 476 472 468 464 461 456 452 448 444 440-4 437 433 430 426 423 419 415 412 408 405-5 401 398 395 391 388 385 382 379 375 373-6 368 365 362 359 356 353 350 347 343 340-7 337 336 333 330 327 324 321 318 315 312

82

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9-8 310 306 304 301 298 296 294 291 288 286-9 284 281 279 276 274 272 269 267 264 262-10 260 258 255 253 251 249 246 244 242 239-11 237 235 233 231 229 228 226 224 221 219-12 217 215 213 211 209 208 206 204 202 200-13 198 197 195 193 191 190 188 186 184 182-14 181 180 178 177 175 173 172 170 168 167-15 165 164 162 161 159 158 157 155 153 152-16 150 149 148 146 145 144 142 142 139 138-17 137 136 135 133 132 131 129 128 127 126-18 125 124 123 122 121 120 118 117 116 115-19 114 113 112 111 110 109 107 106 105 104-20 103 102 101 100 99 98 97 96 95 94

Tabelul 6.4.2/I. Valorile maxime admisibile ale creșterii umidităţii masice a materialelor ( ) în perioada de condensare

Nr.crt.

Materiale de construcţie

Creşterea umidităţii masice maximă admisibilă în

perioada de condensare [%]

0 1 21 Zidărie de cărămidă obişnuită 1,5

2Zidărie de cărămidă sau blocuri mici ceramice cu găuri

2,0

3Zidărie din blocuri mici pline sau cu goluri din beton uşor

4,0

4 Pereţi din panouri mari de beton uşor 4,0

5

Plăci termoizolatoare de beton celular autoclavizat, zidărie din blocuri mari de beton celular autoclavizat cu densitate aparentă de 500 . . . 600

4,0

6Zidărie din blocuri mici şi din blocuri mari de beton celular autoclavizat cu densitate aparentă de 750 . . . 800

5,0

7 Lemn de răşinoase 5,08 Sticlă spongioasă 1,59 Vată minerală şi produse de vată minerală 3,010 Polistiren celular, ampora 1,5

83

11Umplutură din zgură, argilă expandată, granulit

2,0

0 1 212 Tencuieli interioare 2,0

13Beton greu cu densitatea aparentă peste 1800

1,0

CURS 13

7. STABILITATEA TERMICĂ A ELEMENTELOR DE CONSTRUCŢII EXTERIOARE ŞI A ÎNCĂPERILOR DIN CLĂDIRILE CIVILE

7.1. Generalităţi

Prin stabilitatea termică se înţelege capacitatea clădirii în ansamblu, a încăperilor considerate ca unităţi separate sau a elementelor de construcții exterioare de a acumula (sau a ceda) căldură şi de a amortiza amplitudinea de oscilaţie a temperaturii aerului exterior.

Calculul la stabilitate termică este o etapă a dimensionării termotehnice a clădirilor prin care se urmăreşte asigurare confortului interior:

- pe timp de iarnă;- pe timp de vară.

Elementele de construcţii care se verifică la exigenţa de stabilitate termică sunt:- partea opacă a pereţilor exteriori supraterani ai încăperilor încălzite;- planşeele de peste ultimul nivel încălzit, de sub terase şi poduri.

Criteriile de performanţă ale stabilităţii termice sunt:pentru elementele de construcţii:

- coeficientul de amortizare pentru vară şi iarnă;- coeficientul de defazaj pentru vară;- coeficientul de stabilitate pentru iarnă.

pentru încăperi:

84

- amplitudinea de oscilaţie a temperaturii aerului (pentru vară şi iarnă).

7.1. Indicele inerţiei termice ( )

Pentru un element de construcţie plan, alcătuit din mai multe straturi dispuse perpendicular pe fluxul termic:

(7.1/1)

- coeficientul de asimilare termică, pentru perioada oscilaţiilor densităţii fluxului termic de 24 ore, [ ]

Pentru elementele de construcţii neomogene:

(7.1/2)

- ariile zonelor distincte de pe suprafaţa elementului de construcţii; - indicii inerţiei termice corespunzătoare zonelor cu arii .

7.2. Coeficientul de stabilitate termică a elementelor de construcții exterioare ale clădirilor ( )

Calculul se face numai pentru perioada de iarnă. Coeficientul de stabilitate termică a unui element de construcție exterior se calculează cu relația:

(7.2/1)

- coeficientul de neuniformitate a cedării căldurii de către instalaţia de încălzire.Valorile sale sunt prezentate în tabelul (7.2/I) din anexă.

- coeficient de asimilare termică a suprafeţei interioare (variaţia maximă a amplitudinii fluxului termic acumulat de o suprafaţă, pentru a-şi ridica temperatura cu )

[ ] (7.2/2)

Zona marilor oscilaţii – zona din elementul de construcţii pentru care . În interiorul său se amortizează jumătate din amplitudinea de oscilaţie a temperaturii suprafeţei.

85

Straturi groase – straturi care au . Pentru aceste straturi (pentru simplificare) se consideră . - coeficientul de asimilare termică al materialului

Cazurile pentru care se calculează sunt:a. Zona marilor oscilaţii care cuprinde numai primul strat al elementului de construcţie ( ).

[ ] (7.2/3)b. Zona marilor oscilaţii care cuprinde primul şi al doilea strat ( ).

[ ] (7.2/4)

c. Zona marilor oscilaţii care cuprinde i straturi din cele n ale elementului de construcții( ). În acest caz se calculează coeficienţii din aproape în aproape începând cu stratul ( ).

[ ] (7.2/5)

[ ] (7.2/6)

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

[ ]

d. Zona marilor oscilaţii care cuprinde toate straturile elementului () în acest caz se calculează coeficienţii din aproape

în aproape începând cu stratul n.

[ ] (7.2/7)

[ ] (7.2/8)

. . . . . . . . . . . . . . . . . .

[ ] (7.2/9)

Numerotarea straturilor se face de la interior spre exterior.CONDIŢIECoeficientul trebuie să respecte valorile normate din tabelul (7.2/II). În caz contrar, se modifică alcătuirea elementelor de construcţii perimetrale, sau se alege un sistem adecvat de încălzire.

86

OBSERVAȚIEPentru clădirile de locuit din grupa b (vezi tabel 7.2/II) nu este necesară verificarea la stabilitate termică a elementelor de construcţii exterioare dacă sunt îndeplinite condiţiile din tabelul (7.2/III).7.3. Stabilitatea termică a încăperilor încălzite din clădirile civile

Amplitudinea de oscilaţie a temperaturii interioare se calculează cu relaţia:

(7.3/1)

- coeficient de corecţie- încălzire cu apă;- încălzire cu abur;- încălzire cu aer cald.

- coeficientul de neuniformitate a cedării căldurii de către instalaţia de încălzire (prezentat în tabelul 7.2/I)

- pierderile de căldură ale încăperii în timp de o oră [ ] (valoare egală cu cedarea de căldură medie orară a corpurilor de încălzire)

- coeficientul de acumulare termică a suprafeţelor interioare a elementului j, calculate cu formula:

[ ] (7.3/2)

Pentru pereţi interiori şi planşee se determină din nomograma de mai jos.

Fig. 7.3/a Valorile coeficientului în funcţie de greutatea [ ] elementelor de construcţii interioare

87

Pentru uşi şi ferestre coeficienţii se determină cu formula:

[ ] (7.3/3)

- coeficientul de transmisie a căldurii a uşilor şi ferestrelor [ ]

CONDIŢIEValoarea calculată ca mai sus trebuie să respecte condiţia:

(7.3/4)

Tabelul 7.3/I Valori maxime normate pentru amplitudinea de oscilaţie a temperaturii interioare , pe grupe de clădiri

Grupa de clădirea b c

- iarna- vara

1,03,0

1,05,0

--

Dacă nu este îndeplinită condiţia (5.3/4) remedierea se poate face astfel:- pentru o construcţie în curs de proiectare – se măreşte inerţia termică a

elementelor de construcţii, sau se îmbunătăţeşte regimul de funcţionare a instalaţiei de încălzire.

- pentru o construcţie existentă – se micşorează timpului de întrerupere a funcţionării instalaţiei de încălzire.

ANEXĂTabelul 7.2/I .Coeficientul de neuniformitate a cedării căldurii ( )

88

Nr.crt.

Tipul sistemului de încălzire

Coeficientul de neuniformitate a cedării căldurii

1Încălzire centrală cu apă având funcţionarea neîntreruptă 0,1

2

Încălzire cu abur- întrerupere 6 h/zi- întrerupere 12 h/zi- întrerupere 18 h/zi

0,81,42,2

3 Încălzire cu apă pe apartament (întrerupere 6 h/zi) 1,5

4Încălzire cu sobe de teracotă la un foc pe zi (24h)

- la grosimea pereţilor de 1/2 cărămidă- la grosimea pereţilor de 1/4 cărămidă

0,40,9

Observaţie: Pentru încălzirea cu sobe de teracotă cu două focuri pe zi coeficientul se reduce astfel:

- la sobe având pereţi cu grosimea de 1/2 cărămidă de 2,5...3,0 ori, iar la cele cu grosimea pereţilor de 1/4 de 2,0...2,3 ori;

- la sobe în care antracitul se foloseşte drept combustibil, cu 25%.

Tabelul 7.2/II Valori minime normate pentru coeficientul de masivitate termică , pe grupe de clădiriNr.crt.

Elementul de închidereGrupa de clădire

a b c1 Pereţi exteriori 6 5 -2 Planşeu terasă 7 6 -

3Planşeu pod

Intradosul acoperişurilor terasă cu strat de aer ventilat

4 3 -

Tabelul 7.2/III. Valori minime şi pentru care nu este necesară verificarea la stabilitatea termică la clădirile de locuit

Elementul de construcţie

Valori minime şi pentru care nu este necesară

verificarea la stabilitatea termică la clădirile de locuit

-Zona opacă a pereţilor exteriori 3,0 1,875

Planşeul peste ultimul nivel- sub terase 3,5 3,125- sub poduri 2,5 1,250

CURS 14

89

8. COEFICIENTUL GLOBAL DE IZOLARE TERMICĂ A UNEI CLĂDIRI8.0. Generalităţi

Coeficientul global de izolare termică a unei clădiri reprezintă pierderile de căldură prin elementele de construcţii perimetrale, pentru o diferenţă de temperatură de (între interior şi exterior) raportate la volumul încălzit al clădirii.

Coeficientul global de izolare termică este un indicator al nivelului de performanţă termoenergetică de iarnă al unei clădiri în ansamblul ei.

Cu ajutorul acestui coeficient este posibil ca prin conceperea iniţială a clădirii (alcătuirea elementelor de construcţie perimetrale, procent de vitrare, configuraţie, etc) să se limiteze pierderile de căldură în exploatare.

Determinarea şi verificarea coeficientului global de izolare termică se face conform:

- C107/1 – 1997 „Normativ privind calculul coeficienţilor globali de izola-re termică la clădirile de locuit”

- C107/2 – 1997 „Normativ pentru calculul coeficientului global de izolare termică la clădiri cu altă destinaţie decât locuirea”

8.1. Determinarea şi verificarea coeficientului global de izolare termică la clădirile de locuit ( )

Prin clădiri de locuit înţelegem:- clădiri de locuit individuale;- clădiri de locuit cu mai multe apartamente;- cămine şi internate;- unităţi de cazare (hoteluri, moteluri, ş.a)

La determinarea lui ( ) se iau în considerare:- pierderile de căldură aferente tuturor suprafeţelor perimetrale care

delimitează volumul încălzit al clădirii;- pierderile de căldură aferente unor condiţii normale de reîmprospătare a

aerului interior;- pierderile de căldură suplimentare datorate infiltraţiei în exces a aerului

exterior, prin rosturile tâmplăriei.La determinarea lui ( ) nu se iau în considerare:

- aportul de căldură solar;- aportul de căldură datorat ocupării locuinţelor.

8.1.1. Determinarea coeficientului global efectiv de izolare termică ( )

90

Coeficientul global de izolare termică se calculează cu relaţia:

[ ] (8.1.1/1)

- aria elementului de construcţie ( ) [ ]- factorul de corecţie al temperaturilor exterioare- volumul interior încălzit al clădirii [ ]- numărul schimburilor de aer pe oră [ ]

- rezistenţa termică medie (corectată pe ansamblul clădirii) a elementului de construcţie ( ) [ ]

Factorul de corecţie a temperaturii exteriore ( ) se determină cu relaţia:

[ ] (8.1.1/2)

- temperatura în spaţiile neîncălzite din exteriorul anvelopei (calculat conform C107/1 şi C107/2)

Pentru calcule în faza preliminară de proiectare se consideră:- la rosturi deschise şi poduri;- la verande, balcoane, logii închise;- la rosturi închise, subsoluri neîncălzite, pivniţe (sau alte spaţii

adiacente neîncălzite, sau având altă destinaţie).

Numărul de schimburi de aer ( ) se determină din tabelul (8.1.1/I), prezentat în anexă.

Rezistenţele termice medii ( ) se determină conform calculelor prezentate în §(4.1).

Pentru simplificare, influenţa punţilor termice se materializează în reducerea rezistenţelor termice unidirecţionale ( ) astfel:- 20 – 45% la pereţi;- 15 – 25% la terase şi planşee sub poduri;- 25 – 35% la planşee peste subsoluri, sub bowindouri;- 10 – 20% la rosturi.

La ultima fază de proiectare, se determină utilizând metoda de calcul cu ajutorul coeficienţilor şi .

91

SUCCESIUNEA CALCULELOR1. Stabilirea planurilor şi secţiunilor clădirii, cu precizarea conturului

spaţiilor încălzite.2. Calculul ariilor tuturor elementelor de construcţie perimetrale ( )3. Calculul ariei anvelopei ( ) şi a volumului ( )4. Determinarea temperaturilor ( ) prin bilanţ termic5. Determinarea factorilor de corecţie ( )6. Determinarea rezistenţelor medii corectate ( )7. Stabilirea numărului de schimburi de aer ( )8. Calculul coeficientului global de izolare termică ( )9. Verificarea condiţiei (6.1/3)

8.1.2. Determinarea coeficientului global normat (necesar) de izolare termică ( )

Acesta se determină din tabelul (8.1.2/I), prezentat în anexă.CONDIŢIENivelul de izolare termică globală este corespunzător dacă se realizează condiţia:

[ ] (8.1.2/1)Valorile lui sunt prezentate în tabelul (8.1/II), din anexă.

RECOMANDAREPosibilităţile de realizare a acestei condiţii trebuie să fie atent analizate încă de la fazele preliminare ale proiectului (când încă se mai poate interveni asupra configuraţiei, parametrilor geometrici, etc, ai construcţiei).

Principalii factori geometrici care influenţează coeficientul sunt:- raportul

- - perimetrul măsurat pe conturul exterior;- - aria în plan, limitată de perimetru.

- gradul de vitrare - - aria tâmplăriei exterioare şi a altor suprafeţe vitrate;- - aria zonelor opace a pereţilor exteriori.

8.2. Determinarea şi verificarea coeficientului global de izolare termică la clădiri cu altă destinaţie decât locuirea ( )

Prin clădiri de altă categorie înţelegem clădiri al căror regim de înălţime nu depăşeşte P+10E de:

- clădiri de categoria 1 – clădirile cu ocupare continuă şi clădirile cu ocupare discontinuă de inerţie mare.

92

- clădiri de categoria 2 – celelalte clădiri.Ocupare continuă – clădirile la care temperatura interioară nu scade (în

intervalul dintre ora 0 şi 7) cu mai mult de sub valoarea normală de exploatare (creşe, internate, spitale).

Ocuparea discontinuă – clădirile la care temperatura interioară poate să scadă cu mai mult de timp de 10 ore pe zi , din care cel puţin 5 ore în intervalul dintre ora 0 şi 7 (şcolile, amfiteatrele, sălile de spectacol, clădirile administrative, restaurantele, ş.a).

8.2.1. Determinarea coeficientului global efectiv de izolare termică

Acesta se calculează cu relaţia:

[ ] (8.2.1/1)

Semnificaţia mărimilor şi succesiunea calculelor este aceeaşi ca la §(8.1.1)

8.2.2. Determinarea coeficientului global normat de izolare termică ()

Aceasta se calculează cu relaţia:

[ ] (8.2.2/1)

- aria suprafeţelor opace ale pereţilor verticali, aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit (calculată cu dimensiunile interax) [ ]

- aria suprafeţelor planşeelor de la ultimul nivel, aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit (calculată cu dimensiunile interax) [ ]

- aria suprafeţelor inferioare aflate în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit (calculată cu dimensiunile interax) [ ]

- aria pereţilor transparenţi (sau translucizi) aflaţi în contact cu exteriorul sau cu un spaţiu neîncălzit (calculată la dimensiunile nominale ale golurilor din pereţi) [ ]

- perimetrul exterior al clădirii aflat în contact cu solul sau îngropat [ ] - coeficienţi, valoarea lor este prezentată în tabelele (8.2.2/I) şi

(8.2.2/II), din anexă.

NOTĂPentru clădirile la care suprafaţa pereţilor transparenţi sau translucizi (pereţi pentru care factorul de transmitere al luminii este cel puţin 0,15) reprezintă cel puţin 50% din suprafaţa elementelor de închidere, poate fi mărit cu a cărei valoare este prezentată în tabelul (8.2.2/III), din anexă.CONDIŢIE

93

Nivelul de izolare termică globală este corespunzător dacă se realizează condiţia:

[ ] (8.2.2/2)

ANEXĂTabelul 8.1.1/I.Numărul schimburilor de aer pe oră [ ] la clădiride locuit (conform INCERC)

Categoria clădiriiClasa de

adăpostire*(Clasa de permeabilitate**(

ridicată medie scăzută

Clădiri individuale (case unifamiliale,

cuplate sau înşiruite, ş.a)

neadăpostite 1,5 0,8 0,5moderat adăpostite

1,1 0,6 0,5

adăpostite 0,7 0,5 0,5Clădiri cu mai multe

apartamente (cămine,

dublă expu-nere


0,9 0,6 0,5

adăpostite 0,6 0,5 0,5

94

internate, ş.a)

Simplă expu-nere


0,7 0,5 0,5

adăpostite 0,5 0,5 0,5*( Clasa de adăpostire:

- neadăpostite – clădiri foarte înalte, clădiri la periferia oraşelor şi în pieţe;- moderat adăpostite – clădiri în interiorul oraşelor, cu minimum 3 clădiri în

apropiere;- adăpostite – clădiri în centrul oraşelor, clădiri în păduri.

**( Clasa de permeabilitate:- ridicată – clădiri cu tâmplărie exterioară fără măsuri de etanşare;- medie – clădiri cu tâmplărie exterioară cu garnituri de etanşare;- scăzută – clădiri cu ventilare controlată şi cu tâmplărie exterioară prevăzută cu

măsuri speciale de etanşare.

Tabelul 8.1.2/II. Coeficienţi globali normaţi de izolare termică GN la clădiri de locuit (conform INCERC)Numărul

de niveluri [ ] [ ]

Numărul de niveluri [ ] [ ]

0 1 2 3 4 5

1

0,80 0,77

4

0,25 0,460,85 0,81 0,30 0,500,90 0,85 0,35 0,540,95 0,88 0,40 0,581,00 0,91 0,45 0,611,05 0,93 0,50 0,64

1,10 0,95 0,55 0,65

2

0,45 0,57

5

0,20 0,430,50 0,61 0,25 0,470,55 0,66 0,30 0,510,60 0,70 0,35 0,550,65 0,72 0,40 0,590,70 0,74 0,45 0,610,75 0,75 0,50 0,63

3 0,30 0,49 10 0,15 0,410,35 0,53 0,20 0,450,40 0,57 0,25 0,490,45 0,61 0,30 0,530,50 0,65 0,35 0,560,55 0,67 0,40 0,58

95

0,60 0,68 0,45 0,59Notă:1 – Pentru alte valori şi se interpolează liniar2 – La clădirile proiectate după 1.01.1998, valorile au fost reduse cu 10%

Tabelul 8.2.2/I. Valorile coeficienţilor [ ] pentru clădirile de categoria 1, cu ocupare continuă

Tipuri de clădire

Zona climatică

0 1 2 3 4 5 6

Spitale, clinici şi policlinici

I 1,30 2,30 1,50 1,30 0,39II 1,40 2,50 1,60 1,30 0,39III 1,50 2,70 1,70 1,30 0,43IV 1,60 2,90 1,80 1,30 0,47

Clădiri de învăţământ şi pentru sport

I 0,90 2,30 0,90 1,30 0,39II 1,00 2,50 1,00 1,30 0,39III 1,10 2,70 1,10 1,30 0,43IV 1,20 2,90 1,20 1,30 0,45

Birouri, clădiri comerciale şi hoteliere

I 0,80 2,10 0,90 1,30 0,30II 0,90 2,30 1,00 1,30 0,30III 1,00 2,50 1,10 1,30 0,30IV 1,10 2,70 1,20 1,30 0,30

0 1 2 3 4 5 6

Alte clădiri (industriale cu regim normal de exploatare)

I 0,65 1,80 0,90 1,30 0,25II 0,70 2,00 1,00 1,30 0,25III 0,75 2,20 1,10 1,30 0,25IV 0,80 2,40 1,20 1,30 0,25

Tabelul 8.2.2/II. Valorile coeficienţilor [ ] pentru clădirile de categoria 1, cu ocupare discontinuă

Tipuri de clădire

Zona climatică

Policlinici, dispensare, creşe

I 1,05 2,45 1,30 1,40 0,39II 1,15 2,70 1,40 1,40 0,39III 1,25 2,95 1,50 1,40 0,43IV 1,35 3,10 1,60 1,40 0,47

Clădiri de învăţământ şi pentru sport

I 0,75 2,00 0,90 1,40 0,39II 0,80 2,25 1,00 1,40 0,39III 0,85 2,45 1,10 1,40 0,43

96

IV 0,90 2,65 1,20 1,40 0,47

Birouri, clădiri comerciale şi hoteliere

I 0,75 2,00 0,90 1,40 0,30II 0,80 2,25 1,00 1,40 0,30III 0,85 2,45 1,10 1,40 0,30IV 0,90 2,65 1,20 1,40 0,30

Alte clădiri (industriale cu regim normal de exploatare)

I 0,55 1,40 0,85 1,40 0,25II 0,60 1,50 0,90 1,40 0,25III 0,65 1,60 0,95 1,40 0,25IV 0,70 1,70 1,00 1,40 0,25

Tabelul 8.2.2/III. Valorile [ ]

Categoria clădirii

Tipul clădiriiInerţia termică

Indicele solar [ ]0,009 >0,010...0,019 0,020

1

Clădiri pentru sport

oarecare 0 0,06 0,12

Alte clădirimică 0 0,03 0,06medie 0 0,05 0,10mare 0 0,06 0,12

2

Clădiri pentru sport

şi şcolioarecare 0 0,3 0,06

Alte clădiri oarecar 0 0,04 0,08

97

Documents

Termotehnica in Constructii