Studiu Privind Evaluarea Pierderilor de Căldură pentru o Casă Familială în Ipoteza Utilizării Materialelor Termoizolatoare

1.Introducere

Calitatea aerului în care oamenii îşi desfăşoară activitatea are o influenţă complexă asupra lor, atât sub aspect igienico- sanitar, cât şi la productivitatea muncii. Calitatea mediului ambiant se apreciază prin valoarea parametrilor confortului termic, prin compoziţia chimică şi puritatea aerului, precum şi prin alţi factori ca nivelul de iluminare, nivelul de zgomot, gradul de ionizare a aerului, elemente de estetică.

Noţiunea generală de “confort” este legată de asigurarea ansamblului condiţiilor de mediu necesare desfăşurării optime a vieţii fiziologice si psihice a omului. Senzaţia de confort dintr-o încăpere este determinată în general de lipsa senzaţiei de cald sau rece (confortul termic), de compoziţia chimică a aerului respirat (puritatea aerului), de luminozitatea realizată pentru desfăşurarea normală a activităţii, de nivelul de zgomot, precum şi de alte condiţii de mediu care să satisfacă exigenţele estetice ale omului (mobilier, decoraţii interioare, colorit etc.).

Realizarea confortului termic într-o incintă presupune atingerea şi menţinerea la valori prestabilite a temperaturii, umidităţii şi conţinutului de noxe. Această cerinţă se realizează printr-o anumită rată de reînnoire a aerului, care este variabilă funcţie de destinaţia incintei. Rata de schimb a aerului se determină funcţie de numărul de ocupanţi ai încăperii, fixând valoarea admisibilă a conţinutului în acid carbonic (între 10/00 şi 1,50/00).

2. Descrierea imobilului

Prezenta lucrare, se axeaza pe elaborarea unui studiu teoretic care vizeaza evaluarea eficientei termice a unei cladiri unifamiliale, prin efectuarea bilanţului energetic în condiţii convenţionale de calcul climă, nivel de confort, regim de utilizare.

Imobilul care urmează a fi studiat în vederea alegerii materialelor structurii de rezistenta si a celor termoizolante optime, reprezintă o locuinţă unifamilială în care locuiesc 4 persoane. Locuinţa este compusă din 3 camere, bucătarie, hol şi o baie.

Pereţii exteriori sunt construiţi din cărămidă cu grosimea de 20 cm, având înălţimea de 2,5 m, sunt tencuiţi şi vopsiţi cu vopsea lavabilă culoare crem. Tavanul este construit dintr-un strat de beton de 10 cm. Se tencuieşte şi se vopseşte cu vopsea lavabilă. Podeaua este construită pe un suport de beton de 10 cm. Pereţii interiori dintre camere sunt construiţi din cărămidă cu grosimea de 12 cm. Aceştia sunt tencuiţi şi vopsiţi în diferite culori. Închiderile cuprind uşi interioare, fiind alese cele din lemn, cu geam simplu, uşile exterioare sunt din lemn masiv, iar ferestrele sunt realizate din lemn cu geam dublu.

Locuinţa este orientată pe un nivel având trei camere, o bucătărie, o baie şi un hol, conform fig. 1.

Fig. 1. Descrierea locuintei

Amplasament: Casa este situată în partea de sud- est a oraşului Brăila, în aproprierea zonei industrial-fluvială (Şantierul Naval).

Tabel 1. Dimensiunile casei şi a încăperilor.

Încăpere Suprafaţa (m2)

Camera 1 27,5

Camera 2 30,25

Camera 3 24,75

Bucatarie 30

Baie 12,5

Hol 7,5

Total suprafaţă 132,5

Total perimetru casă 57m

3. Prezentarea modelului matematic

Pentru studiul necesarului de flux termic este nevoie să cunoaştem posibilele pierderi de căldură cât şi modul de utilizare al acesteia. Ecuaţia generală a bilanţului termic se foloseşte în calcularea fluxului de căldură:

(1)

unde: - flux de căldură pierdut prin transmisie; - flux de căldură necesar încălzirii aerului ventilat; - flux de căldură necesar încălzirii apei calde menajere.

Fluxul termic pierdut prin transmisie este distribuit între elementele constructive ale casei şi anume: pereţi , podea , tavan şi geamuri , astfel:

(2)

Formula care se utilizează pentru calculul fiecărui flux de căldură în parte este comună celor patru elemente:

(3)

Unde: –suprafaţa totală calculată a fiecărui element în parte, se iau în considerare doar elementele de legătură cu exteriorul [m2]; – coeficientul de transfer termic global specific fiecărui tip de element în parte [W/m2K]; –temperatura din interiorul imobilului [K]; –temperatura exterioară imobilului.

Coeficientul de transfer termic global se calculează după formula:

(4)

Unde: este coeficientul global de convecţie între elementul de construcţie şi aerul din interiorulclădirii, iar pentru această mărime s-a considerat valoarea 8W/m2K, ceea ce corespunde convecţiei naturale; este coeficientul global de convecţie între elementul de construcţie şi aerul din exteriorul clădirii, iar pentru această mărime s-a considerat valoarea 25W/m2K, ceea ce corespunde celor mai nefavorabile condiţii; [m] este grosimea fiecărui strat component al elementului i al anvelopei; λ [W/mK] este conductivitatea fiecărui material component al elementului i al anvelopei.

Fluxul de căldură necesar încălzirii aerului ventilat se calculează în funcţie de categoria casei din punct de vedere al izolaţiei termice, astfel:

(5)

Unde: n=0,7 pentru case fără izolaţie termică; n=0,8 pentru case cu termoizolaţie normală; n=1 pentru case cu consum energetic redus şi pasive din punct de vedere energetic.