Energetica clădirilor

1 Importanta ingineriei microclimatului interior.

Omul modern îsi petrece în mod normal mai mult de doua treimi din timp în incinte închise. Din acest motiv problema mentinerii unor conditii de confort, în special din punctul de vedere al temperaturii interioare, în incinte optimizate energetic este din ce în ce mai de actualitate.

În cazul cladirilor de locuit si din sectorul tertiar (birouri, sali de spectacol, magazine etc.), raportul dintre cantitatea de energie electrica consumata (momentan si anual) si cantitatea de caldura consumata pentru încalzire si prepararea apei calde de consum depinde, în special, de zona geografica de amplasare (zona climatica) si de gradul de dezvolatre economica a zonei respective. În cazul României, acest raport are valori inferioare lui 0,2, motiv pentru care costurile alimentarii cu caldura intervin în bugetul anuala al unei familii sau unei institutii din sectorul tertiar, cu valori mult mai mari decât factura platita pentru alimentarea cu energie electrica.

Datorita ponderii mari a consumului de caldura pentru încalzire în consumul total, peste 70 – 80 % din valoarea maxima momentana si peste 60 – 66 % din valoarea anuala, optimizarea cladirilor din punctul de vedere al reducerii pierderilor de caldura în mediul ambiant în timpul perioadei de încalzire, respectiv cresterea rezistentei termice a cladirilor, este este o problema de baza a energeticii cladirilor. Trebuie avut în vedere faptul ca prin cresterea rezistentei termice a cladirilor se reduc aporturile de caldura din exterior în cladire în perioada de vara, crescând caliatea confortului termic interior în perioadele calde sau/si reducând consumurile de energie ale instalatiilor de climatizare (daca exista).

2 Notiuni de confort termic.

2.1 Bazele fiziologice ale confortului termic.

Un om, aflat într – o incinta, schimba caldura cu mediul ambiant prin convectie – qcv (cu aerul din incinta), prin radiatie – qr (cu elementele de constructie care marginesc incinta), prin contact – qc (cu podeaua sau cu mobilierul din incinta) si prin evaporare qev (evaporarea traspiratiei si prin umidiatea evacuata în timpul respiratiei). Cantiatea totala de caldura schimbata de om cu mediul ambiant va fi:

(2.1)

Debitele de caldura qr si qc pot fi pozitive sau negative, dupa cum temperaturile elmentelor care marginesc incinta sunt mai mici sau mai mari decât temperatura corpului uman. De regula, daca se lucreaza cu valori totale, aceste debite de cadura sunt pozitive, majoritatea elementelor de constructie având temperaturi inferioare temperaturii corpului uman, exceptie facând suprafetele aparatelor schimbatoare de caldura.

Datorita rezistentei termice de contact mari dintre om si podea, respectiv dintre om si mobilier, a suprafetelor de contact mici si a temperaturilor relativ ridicate ale podelei si mobilierului, caldura schimbata de om prin contact – qc are valori foarte reduse si poate fi neglijata.

În acelasi timp, în interiorul organismului, se produce o cantitate de caldura – qO datorata proceselor chimce de transformare a alimentelor si a acivitatii muschilor si a unor organe interne (inima, ficatul, rinichii etc.).

Realizarea confortului termic presupune mentinerea temperaturii medii interne a corpului în jurul valorii de 37 °C, respectiv evacuarea integrala a caldurii generate de catre organismul uman. Confortul termic se atinge atunci când se realizeaza egaliatea:

(2.2)

Cantitatea de caldura generata de organismul uman este variabila în timp, marimea ei fiind influentata în principal de intensitatea activitatii depuse. Ca urmare, exista situatii în care egaliatatea de mai sus poate sa nu fie realizata, si anume:

- qO < qS , în aceasta situatie se pierde si din cantiatea de caldura acumulata în organismul uman, temperatura corpului scade, omul având senzatia de frig;

- qO > qS , în aceasta situatie creste cantiatea de caldura acumulata în organismul uman, temperatura corpului creste, omul având senzatia de cald.

În ambele cazuri, în mod normal, intervine mecanismul termoregulator al omului fie pentru majorarea caldurii produse de organism (prin intensificarea activitatii musculare - termurat) - în primul caz, fie pentru majorarea caldurii evacuate în mediu (prin aparitia si intensificarea transpiratiei si prin intensificarea respiratiei) – în cel de al doilea caz.

2.2 Factorii care influenteaza confortul termic.

Realizarea confurtului termic este influentata de factorii care detrmina marimea debitelor de caldura componente ale bilantului termic.

Cantitatea de caldura schimbata de om prin convectie cu aerul din mediul ambiant este data de relatia:

(2.3)

unde: ±cv este coeficientul de schimb de caldura prin convectie, SO – suprafata exterioara totala a corpului uman, tO temperatura superficiala medie a corpului uman, iar ti temperatura aerului din incinta.

Coeficientul de schimb de caldura prin convectie - ±cv depinde de existenta si de viteza curentilor de aer interiori si trebuie privit ca o valoare medie, deoarece schimbul de caldura prin convectie se realizeaza atât direct de la suprafata neacoperita a pielii, cât si indirect intermediul elementelor de îmbracaminte (vezi fig. 2.1).