Determinarea parametrilor termici caracteristici ai spatiilor cladirii

Determinarea parametrilor termici caracteristici ai spatiilor cladirii

DETERMINAREA TEMPERATURII MEDII DIN INTERIORUL CLADIRII -

Temperatura interioara conventionala de calcul pentru imobil este - T_i = +20 ºC.

CONFORTUL TERMIC -

Senzatia de confort termic este influentata de parametrii de mediu (temperatura aerului, temperatura medie de radiatie, umiditatea aerului, viteza aerului). Prin reabilitarea termica s-au obtinut valorile:

Varianta I

Δθ_{i PE} = 2,09 ºC < 4 ºC, Δθ_iTE = 1,18 ºC < 3 ºC, Δθ_{i Ps} = 1,44 < 2 ºC, iar viteza aerului a scazut datorita unei etansari imbunatatita.

Senzatia termica a omului este o marime subiectiva si se poate aprecia prin indicele PMV (votul mediu previzibil) sau indicele PPD (procentul previzibil de disconfort). Sugestia de confort se apreciaza pe o scara cu 7 niveluri , de la -0,5 la +0,5.

Indicele PMV se determina pe baza bilantului termic, conf. GT.039/2002.

PMV = (0,303 exp(-0,036 M) + 0,28) · ΔQ,

In care :

M-metabolismul energetic

ΔQ- rezidul energetic

M = 70 W/m - tab.B.1, activitate usoara,

ΔQ = ΔQ_int + ΔQ_primit - ΔQ_cedat = 1,1 W/m,

=> PMV = (0,303 exp(-0,036 M) + 0,28) 1,1 = (0,303 exp(-2,52) + 0,28) 1,1 =

= (0,303 · 0,0805 + 0,28) 1,1 = 0,3044 · 1,1 = 0,335

PMV = 0,335, valoare acceptabila.

Se considera acceptabil pentru confortul uman: -0,5 < PMV < +0,5, conform MC.001/1- 2006, pag. 76.

PPD = 100 - 95 exp(- 0,0335 PMV⁴ - 0,2179 PMV²)

=> PPD = 100 - 95 exp (- 0,0335 · 0,335⁴ - 0,2179 · 0,335²) = 100 -

- 95 exp(-0,000422 - 0,0245) = 100 - 95 exp(-0,0249) = 100 - 95 · 0,975 = 7,38%

PPD = 7,4 % < 10%, valoare optima, conform MC.001/1- 2006, pag. 76.

Varianta II

Δθ_{i PE} = I,75 ºC < 4 ºC, Δθ_iTE = 0,92 ºC < 3 ºC, Δθ_{i Ps} = 1,44  < 2 ºC, iar viteza aerului a scazut datorita unei etansari imbunatatita.

Senzatia termica a omului este o marime subiectiva si se poate aprecia prin indicele PMV (votul mediu previzibil) sau indicele PPD (procentul previzibil de disconfort). Sugestia de confort se apreciaza pe o scara cu 7 niveluri , de la -0,5 la +0,5.

Indicele PMV se determina pe baza bilantului termic, conf. GT.039/2002.

PMV = (0,303 exp(-0,036 M) + 0,28) · ΔQ,

In care :

M-metabolismul energetic

ΔQ- rezidul energetic

M = 70 W/m - tab.B.1, activitate usoara,

ΔQ = ΔQ_int + ΔQ_primit - ΔQ_cedat = 1,1 W/m,

=> PMV = (0,303 exp(-0,036 M) + 0,28) 1,1 = (0,303 exp(-2,52) + 0,28) 1,1 =

= (0,303 · 0,0805 + 0,28) 1,1 = 0,3044 · 1,1 = 0,335

PMV = 0,335, valoare acceptabila.

Se considera acceptabil pentru confortul uman: -0,5 < PMV < +0,5, conform MC.001/1- 2006, pag. 76.

PPD = 100 - 95 exp(- 0,0335 PMV⁴ - 0,2179 PMV²)

=> PPD = 100 - 95 exp (- 0,0335 · 0,335⁴ - 0,2179 · 0,335²) = 100 -

- 95 exp(-0,000422 - 0,0245) = 100 - 95 exp(-0,0249) = 100 - 95 · 0,975 = 7,38%

PPD = 7,4 % < 10%, valoare optima, conform MC.001/1- 2006, pag. 76.

3.2. COMPORTAREA ELEMENTELOR DE CONSTRUCTIE LA DIFUZIA VAPORILOR -

Avem urmatoarele date:

- pentru aerul din interiorul cladirii:

- temperatura: θ_i = + 20 ºC

- umiditatea relativa: φ_i = 60 %

- presiunea de saturatie a vaporilor de apa din aer: p_si = 2340 Pa - conf. C107/6 , tab. B1, pag.44

- presiunea partiala a vaporilor de apa din aer este : p_vi = 1404 Pa, si ea s-a calculat cu relatia:

p_vi = = = 1404 Pa

- pentru aerul exterior - zona climatica II:

- temperatura minima: θ_e = - 15 ºC

- temperatura medie: θ_em = + 9,5 ºC

- umiditatea relativa in sezonul rece: φ_i = 85 %

- umiditatea relativa medie: φ_i = 80 % (C.107/4, pag. 14)

- presiunea de saturatie a vaporilor de apa din aer: p_se = 165 Pa

- presiunea partiala a vaporilor de apa din aer: p_ve = 140 Pa

p_ve = = 140 Pa.

În tabelul de mai jos sunt trecuti parametrii de calcul pentru a verifica daca este posibil sa se acumuleze apa in mod pregresiv, de la an la an, in interiorul elementelor de constructie perimetrale cladirii.

S-a notat cu cifre romane straturile componente ale peretelui exterior ,iar cu cifre arabe fetele straturilor componente. A se vedea schita.

Temperatura pe suprafata fiecarui strat K se determina cu relatia nr. 1 din C107/6 ,pag.16, si anume:

Verificarea neacumularii progresive de apa , de la an la an

Etape

1.S-au stabilit rezistentele termice ale straturilor componente R. Vezi pag.

2. Se determina temperaturile pe suprafata straturilor componente θ

3.Se calculeaza rezistenta la permeabilitatea de vapori R

4.Se reprezinta grafic elementul de constructie avand pe abcisa R,iar pe ordonata presiunile la vapori

5.Se reprezinta grafic curba de variatie a presiunilor de saturatie corectate ale vaporilor de apa din interiorul elementului de constructie, inclusiv presiunea de saturatie corectata din aerul exterior

6. Se construieste linia presiunilor partiale ale vaporilor de apa de pe suprafata interioara si exterioara a elemantului de constructie.

7.Interpretarea rezultatelor

2. Determinarea temperaturilor de pe suprafata straturilor  θ

[º C]

º C

º C

º C

º C

º C

º C

3.Calcului rezistentelor la permeabilitatea de vapori  R

Calculul se face cu relatia nr. 3 din C107/6, pag.18

[m/s]

m/s

m/s

m/s

m/s

Tab. 9/1. Var. I

Tab. 9/2.

p_vi= 0,6 · p_si, p_ve= 0,8 · p_se.

S-a reprezentat grafic, fig. 4, variatia temperaturilor intre straturi T_k, a liniei presiunilor partiale p_v ale vaporilor de apa si curba presiunilor de saturatie corectate p_s ale vaporilor de apa, in functie

de rezistenta specifica medie la permeabilitatea de vapori.

Întrucat, linia presiunilor partiale p_v nu intersecteaza curba presiunilor de saturatie corectate p_s, nu exista posibilitatea de acumulare progresiva de apa de la an la an, ca urmare a condensarii vaporilor de apa in interiorul elementului de constructie, vezi fig. 4.

STABILIREA TEMPERATURII AERULUI EXTERIOR DE LA CARE APARE CONDENS ÎN STRUCTURA ELEMENTULUI DE CONSTRUCTIE SI DETERMINAREA ZONEI/ SUPRAFETEI DE CONDENS.

Se stabileste temperaturii aerului exterior de la care apare condens in structura elementului de constructie prin metoda grafica.

Temperatura aerului exterior de la care poate aparea condens T_e,cond reprezinta temperatura exterioara pentru care linia presiunilor partiale devine tangenta la curba presiunilor de saturatie.

Pentru cazul de fata, rezulta T_e,cond = - 3,5 ºC, conform fig. 5 si tab. 10.

Tab. 10.

	Material	Rj=	ΣRj/R	A=(Ti-Te) · ΣRj/R  (ºC)	Tk= Ti- A (ºC)	ps (Pa)	pv (Pa)
	Aer interior λi = 8		= 0,046
	Tencuiala inter. var		= 0,053
	Zidarie Porotherm
	Tenc. exter. ciment- var		= 0,62
	Polistiren expandat		= 0,985
	Aer exterior λe= 24		= 1,0
	TOTAL

p_vi= 0,6 · p_si, p_ve= 0,85 · p_se.

Corespunzator T_e,cond = - 3,5 ºC obtinuta, se stabileste durata de timp de condensare - N_w si temperatura medie a aerului exterior T_es , conform C.107/6, pag. 46, tab. B.2.

Pentru zona climatica II, rezulta valorile,: N_w = 975 (h) si T_es = - 9 ºC.

Se va reface curba presiunilor de saturatie si linia presiunilor partiale pentru temperatura aerului exterior de - 9 ºC (=T_es ).

Tab. 11.

p_vi= 0,6 · p_si, p_ve= 0,85 · p_se.

CALCULUL CANTITATII DE APA PROVENITA DIN CONDENSAREA VAPORILOR DE APA ÎN PERIOADA RECE A ANULUI

Cantitatea de vapori de apa care se poate condensa in elementul de constructie, in perioada rece a anului se determina cu relatia, conform C.107/6, pag. 26:

m_w = 3600 · ( ) · N_w

=> m_w = 3600 · ( ) · 975 =

= 3600 · (9,659 · 10^-8 - 6,529 · 10^-8) · 975 = 0,110 kg/m2

m_w = 0,110 kg/m².

CALCULUL CANTITATII DE APA CE SE EVAPORA ÎN PERIOADA CALDA A ANULUI

Corespunzator T_e,cond = - 3,5 ºC obtinuta, zona climatica II, se stabileste temperatura medie a aerului exterior T'_es = +10 ºC, conform C.107/6, pag. 47, tab. B.3.

Se va reface curba presiunilor de saturatie si linia presiunilor partiale pentru temperatura aerului exterior de + 10 ºC (= T'_es ).

Tab. 12.

p_vi= 0,6 · p_si, p_ve= 0,70 · p_se.

Durata de timp de evaporare se calculeaza astfel:

N_v = 8760 - N_w = 8760 - 975 = 7785 (h).

Se calculeaza cantitatea de vapori de apa acumulata iarna, care se poate evapora in perioada calda a anului cu relatia, conform C.107/6, pag. 30:

m_v = 3600 · ( ) · N_v

=> m_v = 3600 · ( ) · 7785 =

= 3600 · (2,602 · 10^-8 + 9,84 · 10^-8) · 7785 = 3,487 kg/m2

m_v = 3,487 kg/m².

Se compara cantitatile m_w si m_v: m_w = 0,110 kg/m², m_v = 3,487 kg/m².

Se constata ca m_w < m_v, deci cantitatea de apa acumulata in sezonul rece este mai mica decat cantitatea de apa care se poate evapora in perioada calda a nului, astfel nu exista riscul de acumulare de umiditate de la an la an, in structura elementului de constructie.

CALCULUL CRESTERII UMIDITATII RELATIVE MASICE

Cresterea umiditatii relative masice, ΔW, la sfarsitul perioadei de condensare, se calculeaza cu relatia, conform C.107/6, pag. 32:

ΔW =

=> ΔW = = 0,05 %

Conform C.107/6, pag. 48, tab. B.4, cresterea maxima admisibila a umiditatii pentru zidarie blocuri ceramice cu goluri este de 2 %, conditie realizata, deoarece ΔW < Δw_adm.

4. Verificarea stabilitatii termice a elementelor de constructie si a incaperilor in perioada de iarna vara

Conform C.107/7, pag. 8, tab. 2, cladirea studiata se incadreaza in grupa "b", din punct de vedere al exigentelor de stabilitate termica.

Criteriile de performanta ale stabilitatii termice sunt, conf. C.107/7, pag. 10:

1. pentru elementele de inchidere:

- coeficientul de amortizare a amplitudinii oscilatiei temperaturii aerului exterior pentru iarna si vara - ν_T (C.107/7, pag. 10, tab. 4): perete exterior = 15, planseu terasa, placa pe sol = 25,

- coeficientul de defazare a oscilatiei temperaturii aerului exterior pentru vara - ε (C.107/7, pag. 11, tab. 5): perete exterior = 9 ore, planseu terasa = 11 ore,

- coeficientul de stabilitate termica a unui element de inchidere pentru iarna - C_i (C.107/7, pag. 11, tab. 6): perete exterior = 5, planseu terasa, placa sol = 6,

2. pentru incaperi:

- amplitudinea de oscilatie a temperaturii aerului interior pentru iarna si vara - A_Ti (C.107/7, pag. 10, tab. 3): iarna max. = 1 ºC, vara max. = 5 ºC.

Pentru cladirile de locuit (grupa "b") este obligatorie verificarea stabilitatii termice a incaperilor - A_Ti, daca se incadreaza in unul din cazurile (C.107/7, pag. 12, pct. 5.1.2):

- masa specifica a zonei opace 100 kg/m²,

- masa specifica a planseului terasa 300 kg/m²,

- masa specifica a planseelor intermediare 200 kg/m²,

- gradul de vitrare al inchiderilor exterioare v =

Pentru cladirea studiata avem:

- perete zidarie Porotherm - 800 kg/m³ · 0,30 m = 240 kg/m² > 100 kg/m²,

- planseu terasa: placa beton armat si termoizolatie b.c.a. -

(2400 kg/m³ · 0,13 m) + (750 kg/m³ · 0,20 m) = 462 kg/m² > 300 kg/m²,

- plansee intermediare: placa beton armat - 2400 kg/m³ · 0,13 m =

= 312 kg/m² > 200 kg/m²,

- gradul de vitrare: v = = = 0,086 < 0,35.

Conform C.107/7, pag. 12, pct. 5.1.3, nu este necesara verificarea la stabilitate termica, daca elementele de inchidere satisfac simultan conditiile:

a) indicele inertiei termice - D: pentru perete exterior: D ≥ 3 si pentru planseu terasa: D

b) coeficientul de transfer termic U al zonei opace: perete exterior U_PE < 0,71, planseu terasa U_TE < 0,33, conform C.107/4, pag.15.

Conform C.107/3, pag. 24, D = Σ R_s · s, unde s = coeficientul de asimilare termica, pentru perioada oscilatiilor densitatii fluxului termic de 24 ore.

=> D_PE = Σ R_s · s = (0,0208 · 8,24) + (1,5329 · 5,77) + (0,0223 · 9,47) +

+ (1,0 · 0,30) = 9,53 > 3,

D_TE = Σ R_s · s = (0,0208 · 8,24) + (0,0802 · 15,36) + (0,0118 · 3,28) +

+ (0,6349 · 3,70) + (0,043 · 10,08) + (3,5714 · 0,30) + (0,0345 · 9,47) +

+ (0,0588 · 3,28) + (0,0571 · 8,74) = 6,315 > 3,5,

Coeficientul de transfer termic - U: pentru perete exterior U_PE = = = 0,52 < 0,71 si pentru planseu terasa U_TE = = =

= 0,27 <

Conditiile fiind indeplinite, stabilitatea termica este asigurata.