Proiectarea exigentei de performanta privind influenta protectiei termice asupra protectiei mediului

Proiectarea exigentei de performanta privind influenta protectiei termice asupra protectiei mediului

1 Generalitati

Asa cum s-a aratat la cap.2, criteriul principal de performanta asociat acestei exigente este cantitatea de caldura necesara pentru incalzirea locuintelor, a carei producere prin arderea combustibililor fosili conduce la evacuarea in atmosfera a numeroase substante poluante. Intre acestea dioxidul de carbon este considerat ca principala noxa ce produce efectul de sera pe planeta Pamant.

In cele ce urmeaza se prezinta o metodologie simplificata pentru calcularea necesarului de energie termica destinat incalzirii cladirilor, metodologie preluata dupa “Ghid privind optimizarea nivelului de protectie la cladirile de locuit” – Indicativ GP 058/2000.

2 Necesarul anual de caldura

Necesarul anual de caldura pentru incalzire, aferent unui m³ de volum interior se calculeaza cu relatia:

      [kWh/m³∙an] (3.1)

in care:

este necesarul de caldura pentru un m³ de volum incalzit, in kWh/m³∙an;

G – coeficientul global de izolare termica al cladirii, in W/m³K;

C – coeficient de corectie (-);

- numarul anual de grade-zile de calcul, corespunzator localitatii unde este amplasata cladirea, calculat pentru temperatura medie interioara in perioada de incalzire ( _i) si pentru temperatura exterioara medie zilnica ce marcheaza inceperea si oprirea incalzirii ( _eo = +12 ⁰C), in K∙zile;

Q_i – aportul util de caldura rezultat din locuirea cladirii, aferent unui m³ de volum incalzit, in kWh/m³∙an;

Q_s – aportul util de caldura provenita din radiatia solara, aferent unui m³ de volum incalzit, in kWh/m³∙an;

3 Numarul anual de grade-zile de calcul

Numarul anual de grade-zile de calcul se determina conform SR 4839-97 cu relatia:

[K∙zile] (3.121)

in care:

este numarul anual de grade-zile de calcul pentru _i = +20 ⁰C si pentru

_eo = +12 ⁰C, in K∙zile, dat in Anexa 3.21, dupa GP 058-2000;

_i – temperatura interioara medie a cladirii, in ⁰C;

D₁₂ – durata conventionala de incalzire, corespunzatoare temperaturii exterioare care marcheaza inceperea si oprirea incalzirii _eo = +12 ⁰C in zile, data in Anexa 3.21.

Temperatura interioara medie a cladirii se calculeaza ca medie ponderata a temperaturii tuturor incaperilor cu relatia:

[⁰C] (3.122)

in care _uj si V_uj reprezinta temperatura, respectiv volumul fiecarei incaperi direct incalzita (prevazuta cu corpuri de incalzire).

Volumul util al incaperilor V_uj se calculeaza prin inmultirea ariei utile A_uj cu inaltimea libera h_uj masurata intre fata superioara a pardoselii si tavan. Daca incaperile au aceeasi inaltime libera, se poate folosi relatia:

[⁰C] (3.122a)

in care A_uj este aria utila a fiecarei incaperi.

Pentru cladirile la care _eo este diferita de + 12 ⁰C, in relatiile 3.1 si 3.121 valorile si D₁₂ se calculeaza pe baza prevederilor din standardul SR 4839-97.

4 Coeficientul de corectie C

Coeficientul de corectie C tine seama de:

reducerea temperaturii interioare pe durata noptii;

variatia in timp a temperaturii aerului exterior;

dotarea instalatiei de incalzire cu dispozitive de reglare termostatata a temperaturii interioare;

regimul de exploatare a instalatiei de incalzire;

numarul de grade-zile .

Valorile coeficientului de corectie C se extrag din graficul din fig. 3.26.

5 Aportul de caldura interna Q_i

Aportul util de caldura interna provine din caldura emanata de persoanele din incaperi, utilizarea apei calde menajere si de consum, prepararea hranei, utilizarea aparatelor electrocasnice, iluminatul general si local, functionarea ventilatoarelor, a calculatoarelor etc.

Pentru cladirile de locuit se recomanda un aport de caldura utila de valoare Q_i = 7 kWh/m³∙an.

6 Aportul de caldura provenit din radiatia solara Q_s

Daca se doreste un calcul mai exact al aportului de caldura provenit din radiatia solara, decat estimarea descrisa la paragraful 3.1.1.3.1 se poate utiliza metodologia de mai jos, in care de asemenea se considera ca aportul de caldura din radiatia solara se realizeaza numai prin suprafetele vitrate (ferestre si usi exterioare prevazute cu geamuri).

Aportul de caldura utila datorat radiatiei solare se calculeaza cu relatia:

[kWh/m³∙an] (3.123)

in care:

Q_s este cantitatea de caldura datorata radiatiei solare, receptionata de cladire pe durata de incalzire, pe un m³ de volum incalzit;

I_Gj – radiatia solara globala disponibila, corespunzatoare unei orientari cardinale j, in kWh/m³∙an;

g_i – gradul de penetrare a energiei termice prin geamurile i ale tamplariei exterioare (-);

A_Fi,j – aria tamplariei exterioare prevazuta cu geamuri clare de tip i si dispusa dupa orientarea j, in m²;

V – volumul interior incalzit, direct sau indirect, al cladirii, in m³.

Radiatia solara globala, directa si difuza, disponibila se determina cu relatia:

[kWh/m³∙an] (3.124)

in care:

D₁₂ este durata conventionala a perioadei de incalzire a localitatii, corespunzatoare temperaturii

θ_eo = +12 ⁰C, in zile;

I_Tj – intensitatea radiatiei solare totala, cu valori in functie de orientarea cardinala j si de localitate, in W/m², data in Anexa 3.19 pentru 30 de localitati.

Pentru localitati care nu sunt cuprinse in Anexele 3.19 si 3.21 valorile I_Tj si D₁₂ si I_Tj se pot determina prin medierea valorilor corespunzatoare celor mai apropiate trei localitati.

In ceea ce priveste intensitatea I_Tj suprafetele cu o inclinare egala sau mai mare de 30 ⁰ vor fi considerate verticale, iar cele cu o inclinare mai mica de 30 ⁰ – orizontale.

Orientarea j este definita de directia pe care o are o dreapta perpendiculara pe suprafata geamului, in cadrul sectoarelor care delimiteaza, cu o abatere de ± 22,5 ⁰, directiile cardinale N, NE, E, SE, S, SV, V si NV. In pozitiile limita dintre sectoare se va considera valoarea cea mai mica dintre cele doua valori adiacente I_Tj.

Fig. 3.26

Pentru fazele preliminare de proiectare si/sau pentru calcule aproximative sau comparative se pot considera valorile medii specifice teritoriului Romaniei:

orientare spre S                                 I_GS = 420 kWh/m²∙an

orientare spre SE sau SV I_GSE = I_GSV = 340 kWh/m²∙an

orientare spre E sau V                      I_GE = I_GV 210 kWh/m²∙an

orientare spre NE sau NV                I_GNE = I_GNV 120 kWh/m²∙an

orientare spre N I_GN = 100 kWh/m²∙an

suprafete orizontale                          I_GO = 360 kWh/m²∙an

Daca suprafetele vitrate sunt puternic umbrite, pe tot parcursul zilei sau cea mai mare parte din zi, indiferent de inclinarea fata de orizontala sau/si de orientarea cardinala se va considera I_GU = I_GN = 100 kWh/m²∙an.

Gradul de penetrare a energiei solare (g_i) prin geamurile clare ale tamplariei exterioare se va considera astfel:

a) – geamuri duble (2 foi simple sau un geam termoizolant)                              g = 0,75

b) – geamuri triple (3 foi simple sau ungeam simplu + un geam

termoizolant dublu, sau un geam termoizolant triplu) g = 0,65

c) – geam termoizolant dublu, avand o suprafata tratata cu un

strat reflectant al razelor infrarosii g = 0,50

d) – idem b, avand o suprafata tratata cu un strat reflectant

al razelor infrarosii g = 0,45

e) – geam termoizolant triplu, avand doua suprafete tratate

cu straturi reflectante ale razelor infrarosii                                                  g = 0,40

Aria tamplariei exterioare prevazuta cu geamuri clare se calculeaza pe baza dimensiunilor nominale ale golurilor.

La tamplaria cu suprafetele inclinate se considera ariile nominale in planul lor.

La tamplariile la care aria libera a geamului A_g este mai mica decat 60 % din aria golului A_F, aria ce se va lua in calcule este:

A_F = 1,5 A_g [m²] (3.125)

Daca aria tamplariei exterioare A_F este mai mare decat dublul partii opace A_p a respectivului perete, aria tamplariei exterioare care se va considera in calcule se va limita la valoarea:

A_F = (A_F + A_P)             [m²] (3.126)

Volumul interior incalzit – direct sau indirect – al cladirii, V, in m³, se calculeaza in conformitate cu prevederile din Normativul C 107/1-97, prezentat si in paragraful 3.1.1.1.

7 Necesarul anual de combustibil si emisia anuala de dioxid de carbon

Pentru o cladire cu un volum interior incalzit dat, la care se cunoaste caldura necesara pentru a incalzi un m³ pe durata unui an, se poate calcula caldura totala Q_t necesara incalzirii pe durata de incalzire dintr-un an cu relatia:

Q_t = Q ∙ V [kWh/an] (3.127)

Daca se cunoaste necesarul anual de caldura determinat ca mai sus, se pot calcula:

necesarul anual de combustibil;

emisiile anuale de noxe rezultate la arderea combustibilului respectiv.

In tabelul 3.21 se dau unele date care ajuta la determinarea necesarului anual decombustibil si pentru evaluarea emisiei anuale de dioxid de carbon.

Tabel nr. 3.21

Nota: Pentru caldura produsa in centrale de termoficare emisia de CO₂ depinde de combustibilul utilizat.

8 Necesarul anual de caldura pentru incalzire normat

Reducerea cheltuielilor pentru incalzire si reducerea poluarii mediului se poate realiza prin optimizarea protectiei termice a cladirilor.

Aceasta operatie se poate efectua in conformitate cu recomandarile din Ghidul privind optimizarea nivelului de protectie termica la cladirile de locuit – Indicativ GP 058-2000.

Prin optimizarea protectiei termice se va respecta conditia obligatorie ca necesarul anual de caldura sa fie mai mic sau cel mult egal cu valorile din graficul din fig. 3.27.

Valorile normate din grafic sunt valabile pentru cladirile de locuit noi proiectate inainte de 01.01.2005 si dupa 01.01.2005.

Pentru cladirile care se reabiliteaza termic aceste valori sunt orientative.     Trebuie remarcat insa ca pentru prima data se normeaza acest nou indicator de eficienta energetica, in care intra alaturi de coeficientul global de izolare termica numarul de grade-zile de calcul care introduce conditiile climatice speciale ale fiecarei zone geografice.

Admitand ca in relatia 3.1 aporturile utile de energie sunt nesemnificative in comparatie cu necesarul anual de caldura, se poate observa importanta parametrilorsi G. Astfel, cu cat cladirea va fi amplasata in zone cu climat de iarna mai sever, cu numar mare de grade zile de calcul, cu atat este nevoie ca valoarea coeficientului global de izolare termica sa fie mai mica.

Acest rationament justifica tabelul 3.10 propus de autori in paragraful 3.1.1.3.1 in care se recomanda valori diferentiate ale rezistentei termice in functie de destinatia cladirii si de zona climatica in care este amplasata.

La baza valorilor din tabelul 3.10 sta tocmai corelatia intre si G.

Fig. 3.27

ANEXA 3.1 Zonarea eoliana a Romaniei pentru perioada de iarna

ANEXA 3.2  Zonarea climatica a Romaniei pentru perioada de iarna

ANEXA 3.3  Harta cu zonele de temperaturi exterioare conventionale de calcul de vara din Romania

Anexa 3.4

REZISTENTELE TERMICE ALE STRATURILOR DE AER NEVENTILATE

R_a [m²K/W]

OBSERVATIE:

Pentru valori intermediare se interpoleaza liniar

ANEXA 3.5

REZISTENTELE TERMICE SPECIFICE PENTRU ELEMENTE DE CONSTRUCTIE VITRATE

ANEXA 3.6

Valorile coeficientilor a, b, c, d si e pentru cladiri de categoria 1

ANEXA 3.7

Valorile coeficientilor a, b, c, d si e pentru cladiri de categoria 2

ANEXA 3.8

VALORILE ΔG1_ref, in W/(m³K)

ANEXA 3.9

COEFICIENTI GLOBALI NORMATI DE IZOLARE TERMICA

GN [W/(m³K)] LA CLADIRI DE LOCUIT

notA:

1 – Pentru alte valori A/V si N se interpoleaza liniar.

2 – La cladirile care se vor proiecta dupa 01.01.1998 valorile GN se reduc cu 10 %.

ANEXA 3.10

REZISTENTE TERMICE MINIME R’_min ALE ELEMENTELOR DE CONSTRUCTIE PE ANSAMBLUL CLADIRII

NOTA :

La cladirile existente care urmeaza a fi reabilitate si modernizate, valorile din tabel au caracter de recomandare.

ANEXA 3.11

NUMARUL SCHIMBURILOR DE AER PE ORA – n – ( h^-1 )

LA CLADIRI DE LOCUIT

CLASA DE ADAPOSTIRE

Neadapostite:  Cladiri foarte inalte, cladiri la periferia oraselor si in piete

Moderat adapostite:  Cladiri in interiorul oraselor, cu maximum 3 cladiri in apropiere

Adapostie:  Cladiri in centrul oraselor, cladiri in paduri

CLASA DE PERMEABILITATE

Ridicata:  Cladiri cu tamplarie exterioara fara masuri de etansare

Medie:  Cladiri cu tamplarie exterioara cu garnituri de etansare

Scazuta:                      Cladiri cu ventilare controlata si cu tamplarie exterioara prevazuta cu masuri speciale de etansare

ANEXA 3.12

CONCENTRATII MAXIME ADMISIBILE CONFORM STAS 12574-87

Observatie:

In cazul altor substante decat cele din tabel se considera ca acestea depasesc concentratiile maxime admise atunci cand mirosul lor dezagreabil si persistent este sesizabil olfactiv.

ANEXA 3.13

ANEXA 3.14

NUMARUL MINIM DE SCHIMBURI DE AER ORARE PENTRU DIVERSE

TIPURI DE INCAPERI (PENTRU FERESTRE CU COEFICIENTUL

DE INFILTRATIE (0,2 . 0,3)·10^-4 m³/m·s·Pa)

DESTINATIA INCAPERII	Ratia de aer proaspat (m3/h·pers)		Schimburi de aer (volume/ora)
	Minim	Recomandat	Minim	Recomandat
APARTAMENTE - camere de locuit obisnuite lux - camere de baie - camere dus - bucatarii
BANCI
BARURI
BIBLIOTECI
DEPOZITE CARTI
BIROURI - comune - cu circulatie de public - individuale cu fumatori - individuale fara fumatori - de conducere
BUCATARII COMERCIALE (restaurante, cantine)
Cafenele Camere masurari si incercari
CANTINE
CENTRALE TELEFONICE
CINEMATOGRAFE
Cluburi Coafor Garaje Hale umede Heliograf
HOTELURI - camere - baruri
Ateliere mecanice Brutarii ESEU: Clasificarea si incadrarea produselor pentru constructii pe baza performantelor de comportare la foc ESEU: Durabilitate - clasificarea conditiilor de mediu inconjurator, expunerea la umezeala, durabilitatea zidariei Tratamente termice Turnatorii Laboratoare
MAGAZINE - mici - mijlocii - universale
PISCINE
RESTAURANTE - sali de mese cu fumatori fara fumatori
Braserii cu fumatori Sali de asteptare Sali de banchete Sali de biliard Sali de cazare Sali de conferinte cu fumatori fara fumatori Sali de masini Spalatorii mecanice Calcatorii
SPITALE -Sali de operatii -Saloane bolnavi, boli interne -Boli piele, infectioase, chirurgie -Boli epidermice -Copii -Maternitati -Sali asteptare + vestiar -Coridoare -Cabinet dentar		max.170		max.10
Statii de emisiune sali de receptie sali de emisie Scoli – sali de clasa Teatre WC-uri publice

OBSERVATIE:

Pentru fiecare incapere se va face calculul schimburilor de aer necesare atat in functie de numarul de persoane cat si functie de volumul incaperii, luandu-se in considerare situatia cea mai defavorabila.

ANEXA 3.15

VALORILE COEFICIENTULUI η 

ANEXA 3.16

TEMPERATURA MEDIE A AERULUI EXTERIOR (T_es) PE BAZA

CAREIA SE STABILESTE CANTITATEA DE APA (m_w)

PROVENITA DIN CONDENSAREA VAPORILOR

DE APA PE DURATA DE TIMP N_W 

ANEXA 3.17

TEMPERATURA MEDIE A AERULUI EXTERIOR (T ’_es) PE BAZA

CAREIA SE STABILESTE CANTITATEA DE APA (m_v)

CARE SE EVAPORA DIN ZONA DE CONDENS

PE DURATA DE TIMP N_v 

ANEXA 3.18

CRESTEREA MAXIMA ADMISIBILA A UMIDITATII RELATIVE MASICE IN PERIOADA DE CONDENSARE ΔW_max

ANEXA 3.19

INTENSITATEA RADIATIEI SOLARE TOTALE (I_Tj)

VALORI MEDII ZILNICE

ANEXA 3.20

TEMPERATURILE MEDII LUNARE SI TEMPERATURA MEDIE ANUALA

ANEXA 3.20 (continuare)

ANEXA 3.21

NUMARUL ANUAL DE GRADE-ZILE DE CALCUL SI DURATA CONVENTIONALA A PERIOADEI DE INCALZIRE ^**)

) Preluat dupa Ghidul GP 058-2000

ANEXA 3.21 (continuare)

θ_a temperatura medie anuala

numarul annual de grade zile de calcul, calculat pentru temperatura interioara medie a cladirii in perioada de incalzire θ_i = +20 ⁰C si pentru temperatura exterioara medie zilnica care marcheaza momentul inceperii si opririi incalzirii θ_eo = +12 ⁰C

D₁₂ durata conventionala a perioadei de incalzire, corespunzatoare unei temperaturi

_eo =+12 ⁰C

ANEXA 3.22

PRESIUNEA PARTIALA LA SATURATIE p_vs, continutul de umiditate x_s SI ENTALPIA (h_1+x)_s PENTRU AERUL UMED LA PRESIUNEA TOTALA DE 1000 mbar

ANEXA 3.22 (continuare)

ANEXA 3.22 (continuare)

ANEXA 3.22 (continuare)