AUDIT TERMOENERGETIC ABCDEF 125 201 291 566 820 kWh/man E G 408 --CUPRINSDeterminarea Performantei Energetice a Cladirilor Existente si Noi.................1 Elaborarea Certificatului de Performanta Energetica......................................... 1 Elaborarea Raportului de Audit Energetic .......................................................... 1 I. BILANUL TERMIC AL INCINTELOR OCUPATE / LOCUITE- NCLZIRE CONTINU - ........................................................................ 2 Ecuatia de bilant termic caracteristic spatiilor incalzite la o temperatura interioara rezultanta (29) constanta este reprezentata sub forma sumei algebrice a tuturor fluxurilor termice caracteristice elementelor de inchidereopacesi transparentealeanvelopei spatiului analizat si a fluxurilor datorate activitatii umane care genereaza un flux termic rezultant al carui efect il reprezinta modificarea energiei interne a elementelor de constructie interioare. Dat fiind faptul ca se impune conditia mentinerii temperaturii interioare rezultante la o valoare constanta, variatiaenergiei interneestenula, astfel incat ecuatiade bilant termic are forma (1).......................................................................... 2 (1) ........................................................................ 2 Necunoscuta ecuatiei (1) este Qnec() care reprezinta necesarul de caldura pe care instalatia termica trebuie sa ilfurnizeze la orice moment in scopul mentinerii valorii constante a temperaturii interioare rezultante ti. Fluxurile termice prezente in ecuatia de bilant termice sunt datorate transferului de caldura prin elementele de inchidere opace si transparente ale spatiului analizat, modificarii entalpiei aerului exterior patrunsinspatiul incalzit precum siactivitatiiumane. In continuare se prezinta relatiile de calcul necesare evaluarii fiecaruia din fluxurile termice mentionate si in special avalorii necesarului decalduracanecunoscutaaecuatiei debilant termic. ......................................................................................................... 2 I.1. Fluxul termic disipat prin elementele de construcie opace. ...........................2 I.1.1 Temperatura exterioar echivalent......................................................2Infig.1seprezintaschemadecalcul necesaradeterminarii conditiilor la limita specifice elementelor de constructie opace. Parametrii termodinamici care concura la stabilirea echilibrului termodinamic si in consecinta la generarea temperaturilor specifice frontierelor elementelor de anvelopa opace adiacente atat mediuluiexterior naturalcat sispatiuluiincalzit sunt temperatura exterioara (a aerului), intensitatea radiatiei solare cu componentele directa si difuza si viteza vantului, pentru suprafata adiacenta mediului exterior natural si fluxul termic disipat asociat temperaturii interioare rezultante, pentru suprafata adiacenta spatiului incalzit................2I.1.2 Temperatura exterioar virtual i rezistena termic medie.................5I.1.3 Bilanul termic al elementelor de construcie exterioare opace.............6In figura 2 se prezinta schema de calcul aferenta unui spatiu delimitat de un conturtermodinamicformat dinelemente deconstructie opaceadiacente mediul exterior natural sauconstruit si dinelementedeconstructiecare despartspatiul ocupatdespatii cufunctiuni identicesau similarecarele plaseaza in clasa spatiior ocupate (interioare). Schema de calculpune in evidenta fluxurile termice specifice atat elementelor de constructie exterioare cat si interioare. Indicii j respectiv i individualizeaza cele doua tipuri de elemente de constructie (j indice propriu elementelor exterioare si i propriu elementelor interioare)...................................................................6I.2. Fluxul termic caracteristic elementelor de construcie transparente ............ 12 Expresia fluxului termic caracteristic elementelor vitrate de anvelopa rezulta ca suprapunereliniaraintrefluxul termicdisipat printransmisieprinpartea transparenta si prin rama ferestrei si fluxul termic patruns in spatiul ocupat datorat radiatiei solare. Intensitatea radiatiei solare este afectata de factorul optic determinat in functie de traansmisivitatea sticlei in raport cu cele doua componente ale radiatiei solare si de factorul de extinctie al vitrajului determinat in special de lungimea parcursului radiatiei solare prin vitraj si de continutul de oxizi de fier din sticla. ..............................................................12 I.3. Fluxul termic total disipat prin transmisie (perei i ferestre) ........................ 12 Valoarea flluxului termic total caracteristic proceselor de transmisie prin elementeledeconstructieopcesi transparenteseobtineprininsumarea valorilor obtinute prin utilizare relatiilor (33) si (39): ..................................... 13 I.4. Temperaturamedie volumicaaerului dintr-oincint cu regimtermic controlat (ti =tio) ...........................................................................................13 I.4.1 Temperatura medie a elementelor de construcie interioare...............13I.4.2 Temperatura medie radiant:...............................................................13I.5. Fluxul termic necesar modificrii entalpiei aerului infiltrat prin rosturile mobile (dinspre mediul natural) .................................................................... 14 I.6. Fluxul termic datorat activitii umane .......................................................... 14 I.7. Bilanul termiclanivelul conturului termodinamical unei incintenclzite direct zona principal ................................................................................ 14 I.8. Bilanul termic la nivelul zonei principale a unei cldiri locuite / ocupate..... 15 Analiza termica a unei cladiri se efectueaza utilizand un model multizonal. Se evidentiaza zona principala care include spatii cu destiantii asemanatoare si cu valori ale temperaturilor interioare rezultante plasate in apropierea valorilor normate de confort termic si zona secundara compusaa din subzone secundare caracterizate de temperaturi sensibil diferite de cele ale zonei principale. ........................................................................................... 15 I.8.1. Elemente specifice..............................................................................15I.8.2. Formularea problemei.........................................................................15I.9. Numrul corectat degrade-zilei duratasezonului denclzirezona principal a cldirii. ....................................................................................... 20 Necesarulde caldura al spatiuluiincalzit, pe durata sezonului de incalzire, se determina cu relatia: ..................................................................................... 20 I.10. Factorul de corecie C ................................................................................ 21 I.11. Valorile na la nivel de cldire................................................................... 21 Rata de ventilare a cladirii se exprima prin numarul de schimburi de aer intre spatiul ocupat si mediul exterior in unitatea de timp ora [sch./h]. Valorile uzualesunt prezentateintabelul 3.2dinreglementareatehnicaNP048-2000 [Buletinul Constructiilor nr.4/2001 editie revazuta in 2003 pag.20] .... 22 I.12. Rezistene termice corectate ...................................................................... 22 Valorile rezistentelor termice mentionate pana la acest moment in lucrare sunt specifice transferului de caldura prin conductie in regimstationar prin elementele de inchidere plane opace cu dimensiuni finite afectate de perturbatii geometrice si structurale. Teoretic placile plane caracterizate de transfer unidimensional de caldura sunt caracterizate de linii de flux termic perpendiculare pe izotermele reprezentate de plane paralele cu suprafetele plan paralele ale frontierelor elementelor de constructie. Acesta este cazul ideal al placilor plan paralele infinite, dimensiunile infinite fiind proprii axelor ysi z iardimensiuneafinitaaxei x pecaresedefinestegrosimeaplacii. Prezentalimitarilor geometricegenereazaofigurageometricafinitaiar intersectiile cu alte elemente de inchidere plane genreaza perturbarea campului detemperaturi inraport cucazul ideal al placii planparalele. Astfel izotermele de valori ridicate se curbeaza catre mediul exterior (presupus ca avand temperatura scazuta) iar cele de temperatura redusa se apropie de frontiera adiacenta mediului ocupat. Rezultatul din punct de vedere alintensitatiitransferuluide caldura este reprezentat de cresterea acestuia iar din punct de vedere al geometriei campului de temperaturi si al liniilor de flux termic (intotdeauna perpendiculare pe curbele izoterme) modificarea pozitiei izotermelor fata de planele paralele cu frontierele elementului deconstructieprecumsi aliniilor deflux caredevincurbe perpendicularepecurbeleizoterme. Inzonaintensificarii fluxului termic disipat secalculeazavalori net superioarevalorilor aferenteasanumitei zone de camp neperturbata de configuratiaa geometrica reala a elementelor de anvelopa opace. In dreptul acelorasi zone se calculeaza si valorileminimealetemperaturii suprafetei adiacentaspatiului ocupat. In cazul regimului nestationar de transfer de caldura efectul perturbatiilor mentionateestediminuat defunctiadubladedefazaresi amortizarea undelor termice proprie oricareistructuriomogene sau neomogene, astfel incat minimul detemperaturasemnalat demodelul decalcul inregim stationar este semnalat la o valoare superioara. Pe aceasta concluzie se bazeaza si metoda de calcul a transferului de umiditate din structurile reale care utilizeaza modelul de transfer de caldura in regim stationar prin placi plane infinite (Glaser 1950). Aceasta idealizare nu poate fi ulizata in calculele de transfer de caldura fara a genera rezultate eronate, dar se evita modelul decalcul numeric, dificil deexploatat incazul unor estimari ale Performantei Termice, propriu structurilor definite geometric prin utilizarea valorilor rezistentelor termice corectate. Aceasta simplificare metodologica se bazeaza insa pe asa numitele cataloage de puntitermice in care sunt prezentatecaracteristici aleacestoradeterminatecuajutorul modelelor numerice de tip 2D sau / si3D. Intre solutiile 2D si3D apar eroriproprii simplificarii cauzatedeutilizareacalculului incoordonatebidimensionale (2D) inlocul coordonatelor spatiale(3D) caresesuprapunpesteerorile utilizarii regimului stationar in locul regimului variabil de transfer de caldura prin conductie. Un element esential in utilizarea datelor prezentate in cataloageledepunti termiceil reprezintautilizareaincalculeaacelorasi suprafetedetransferdecaldurapebazacaroras-audeterminat valorile coeficientilor proprii puntilor termice prezentati in cataloagele de punti termice. Astfel in cazul cataloagelor autohtone (C107/2005, NP048/2000,Mc 001/2006) suprafata de transfer de caldura este plasata la interiorulelementuluideanvelopaconform C107/2005 si in consecinta in calculele de bilant termic se va utiliza acest mod de determinare a suprafetei de transfer de caldura. Nu se vor utiliza niciodata coeficienti ale puntilor termicedincataloagefaraasecunoastemodul degenerarea suprafetei de transfer de caldura. Utilizarea regimului stationar de transfer de caldura in cazul sezonului de incalzire este justificat de proprietatea (18), (37). In calcule specifice sezonului cald este necesara o pregatire speciala a elementelor de anvelopa pentru a se aplica metoda Raspunsului Termic Unitar (RTU) pentru transfer unidimensional de caldura in regim variabil.Puntiletermiceceel mai frecvent intalniteprovin dinintersectia peretilor exteriori si din prezenta unor neuniformitati structuraale carcterizate de flux termic intens. In cataloagele de punti termice se prezinta doua categorii de coeficienti, respectiv: ......................................... 22 I.12.1. Elemente de nchidere orizontale.....................................................24I.12.2 Elemente de nchidere verticale.........................................................25II. PARAMETRII TERMODINAMICI AI SPAIILOR NENCLZITE SAU AFLATELATEMPERATURI SENSIBILDIFERITEDECEAAZONEI PRINCIPALE ............................................................................................ 27 Se au in vedere spatii apartinand de zona secundara din care se analizeaza subzonele:................................................................................................ 27 II.1. Rosturi nchise/deschise .............................................................................. 27 II.2. Spaii interioare ale cldirii (pod, casa scrilor, subsol etc.)....................... 29 II.3. Transferul monofazic de cldur prin sol................................................... 30 II.4. Fluxul termic cedat de echipamentele din instalaii ..................................... 38 II.4.1. Fluxul termiccedat decorpuriledenclzireamplasatenzonele secundare cantitatea de cldur...............................................................38II.4.2. Cantitateadecalduratransmisadeconductelededistribuiea agenilor termici ...........................................................................................38II.4.3. Cantitatea de caldura transisa prin mentaua boileruluiamplasat n subsol ..........................................................................................................39III. CONSUMUL ANUAL DE CLDUR PENTRU NCLZIREA SPAIILOR NCLZIRE CONTINU........................................................................... 39 III.1. Randamente ale furnizrii cldurii.............................................................. 39 III.2. Consum i consum specific de cldur ...................................................... 40 III.3. Caracteristica de reglare a furnizrii cldurii ntr-o cldire existent......... 41 III.3.1. Scopul activitii de reglare a furnizrii cldurii pentru nclzire continu a unei cldiri...................................................................................41III.3.2. Definirea funciei de reglare..............................................................41III.3.3. Determinarea legii de reglare a furnizrii cldurii.............................42III.3.4. Caracteristica de reglare a furnizrii cldurii.....................................43III.3.5. Caracteristica de reglajtermic pentru cldiridotate cu instalaie de nclzire central cu corpuri statice - sistem bitubular.................................45IV.NCLZIREA INTERMITENT A CLDIRILOR EXISTENTE CONSUM DE CLDUR .......................................................................................... 47 In cazul cladirilor caracterizate de program discontinuu de functionare una din masuriledereducereaconsumului decalduraestereprezentatade utilizarea incalzirii intermitente bazata pe un ciclu caracterizat in general de patru etape dupa cum urmeaza: ......................................................... 47 1. Mentinerea parametrilor interiori la valori proprii confortului termic si fiziologic (pe durata programului de functionare a cladirii sau al incintelor din cladire ex. In cazul hotelurilor, caminelor etc.);............................... 47 2. Racirea naturala a spatiilor prin oprirea furnizarii caldurii:........................... 47 3 Mentinerea teperaturii interioare la o valoare de garda necesara conservarii starii instalatiilor; ....................................................................................... 47 4. Aducerea cladirii la starea de confort termic si fiziologic intr-un interval de timp prestabilit sau determinat ca urmare a optimizarii regimului de incalzire pe baza minimizarii fie a consumului de caldura, fie a costurilor totale prin metode dinamice de analiza a eficientei economice a solutiior adoptate (VNA). ........................................................................................47 Modelul decalcul pecaresebazeazadeterminareaPECincazul incalzirii intermitenteesteunmodel simplificat cuosinguraconstantadetimp determinata de capacitatea termica a elementelor de constructie interioare si de caracteristica termicaa anvelopei. Ecuatia de variatie a temperaturii interioare rezultante in faza a 2-a de exploatare este ecuatia regimului termic regulat (Kondratiev). In faza a 3-a mentinerea temperaturii interioare la valoarea de garda este conditionata de temperatura exterioara echivalenta. In cazul in care temperatura exterioaraechivalentaestesuperioaratemperaturii degarda, fazaa doua este anulata si modelul de calcul avanseaza in faza a 4-a caracterizata de conditia atingerii temperaturii interioare reduse la momentul reluarii activitatii in cladire. Durata acestei faze este conditionata de puterea termica instalata si variaza invers proportional cu aceasta. .................................................................................................... 47 Este important de retinut faptul ca valoarea temperaturiiinterioare mediipe durata de 24 ore, inferioara temperaturii de utilizare a spatiului ocupat nu constituie elementuldecuantificare a reducerii consumuluide caldura. Variatia energiei interne a elemetelor de constructie in faza a 4-a implica utilizareaunei cantitati suplimentaredecalduracarevafi consumata pentru realizarea confortului termic in cladire.......................................... 47 Succesiuneacelor patruetapeesteprezentataingraficeledinfigura15. Curbei devariatieatemperaturii interioarerezultanteii esteasociat graficul defurnizareacaldurii carereflectaparticipareainstaatiei de incalzire la realizarea regimuluitermic in orele in care cladirea nu este ocupata..................................................................................................... 47 Metoda de calcul prezentata se bazeaza pe exploatarea modelului de calcul specific incalzirii fara intreruperi a spatiilor ocupate prin generarea unor coeficienti de corectie cu valori lunare care afecteaza valorile lunare ale numarului degrade-zilecorectate, proprii functionarii faraintreruperi a instalatiei de incalzire............................................................................... 47 V. CLIMATIZAREA SPATIILOR IN SEZONUL CALD. ..................................... 51 V.1Variaia temperaturii interioare n spaii locuite/ocupate nedotate cu sisteme de climatizare. Metod orar analitic simplificat ...................................... 51 V.2. Necesarul de frig al unui spaiu ocupat(metoda orar simplificat)........................................................................... 60 V.2.1 Necesar sensibil de frig....................................................................60V.2.2 Necesar latent de frig........................................................................61V.2.3Necesarul total de frig........................................................................62VI. CONSUMUL DE CLDUR PENTRU AP CALD MENAJER ETAPE DE CALCUL............................................................................. 63 VI.1. Ipoteze ........................................................................................................ 63 VI.2. Tipuri de cldiri ........................................................................................... 63 VII. EXPERTIZAREA TERMIC I ENERGETIC......................................... 66 VII.1. Domeniul de aplicare: ............................................................................... 66 VII.2. Scopul........................................................................................... 66 VII.3. Noiuni fundamentale ................................................................................ 66 VII.4. Evaluarea Performanei Energetice a Cldirii ........................................... 68 VII.4.1. Investigarea preliminar a cldirii i instalaiilor aferente................68VIII. CERTIFICATUL DE PERFORMAN ENERGETIC AL CLDIRILOR .................................................................................................................. 68 VIII.1. Coninut i obiective:................................................................................ 68 VIII.2. Scop: ........................................................................................................ 69 VIII.3. Metodologiedeelaborarei acordareacertificatului deperforman energetic al unei cldiri existente............................................................... 69 VIII.4. Coninut C.P.E. ......................................................................................... 69 VIII.4.1. Date privind evaluarea P.E.C.- fila 1 (fa)...................................69VIII.4.2.Date privind evaluarea P.E.C.- fila 1 (verso)...............................70IX. AUDITUL ENERGETIC AL CLDIRILOR EXISTENTE I AL INSTALAIILOR AFERENTE ACESTORA ............................................ 76 IX.1. Obiective:....................................................................................................76 IX.2. Etape de lucru: ........................................................................................... 76 IX.3. Analiza economic a soluiilor tehnice....................................................... 76 Indicatori economici:.....................................................................................76IX.3.1. VNA:..................................................................................................76IX.3.2. Durata de recuperare a investiiei suplimentare (NR)......................77IX.3.3. Costul unitii de energie..................................................................77Bibliografie ........................................................................................................ 86 ANEXE .............................................................................................................. 87 ......................................... 87 ANEXA 1 ........................................ 88 Criterii de apreciere a eficienei vitrajului de tip termizolant.............. 88 ANEXA 2 - Transferul de umiditate prinelementele de nchidere opace multistrat............................................. 91 ANEXA 3Coeficieni numerici pentru calculultransferului de cldur prin sol ................................................................. 95 Anexa 4Caracteristicile termofizice echivalente ale materialelor care intr n componena elementelor de construcie opace afectatede puni termice ...................................................................................... 102 Anexa 5Transformarea unei structuri neomogene (multistrat) ntr-o structur echivalent omogen. Metod aproximativ................111 Anexa 6Temperatura exterioar de referin modificat a unui element de nchidere opac adiacent mediului exterior............................................. 115 Anexa 7Parametrii climatici exteriori utilizai nscopul verificrii temperaturii n spaiile ocupate/locuite n lipsa dotrii acestora cu instalaii isisteme de condiionare a aerului ............................................................................. 124 Anexa 8Valori aletemperaturii exterioareechivalenteaferenteferestrei libere, ferestrei dotate cu oblon exterior i interior i elementelor de construcie opace (perete vertical i teras) n zilele reprezentative din lunile martie, mai i iulie............................................................................................... 128 Anexa 9Debitul de cldur latent ...................................................................... 140 Partea a III-a................................................................................................... 141 APLICAII ....................................................................................................... 141 1. Izolarea termic a pereilor exteriori cu 10 cm polistiren expandat (P1-P)....................................................................................................................1662. Izolarea termic a pereilor exteriori cu 5 cm polistiren expandat (P1-Pr)....................................................................................................................1663. Izolarea termic a terasei cu 10 cm polistiren extrudat (P2-P)..............1674. Izolarea termic a terasei cu 5 cm polistiren extrudat (P2-Pr)...............1675. Izolarea termic a planeuluipeste subsolcu 5 cm polistiren expandat (P3-Pr)........................................................................................................1686. Etanarea rosturilor tmplriei exterioare (P4-E)..................................1687. Modernizareaenergeticatmplriei exterioaretmplriePVCcu geam termoizolant low-e cu argon (P4-M).................................................1698. Termoizolareaconductelor dedistribuiedinsubsolul instalaiade nclzire i de ap cald de consum (P5-I)................................................1699. Pachet de soluii P5-I + Modernizarea energetic a instalaiei de nclzire interioar (P6-I)..........................................................................................17010. Pachet de soluiiP5-I + Modernizarea energetic a instalaieide ap cald de consum (P7-I)..............................................................................170Determinarea Performantei Energetice a Cladirilor Existente si NoiElaborarea Certificatului de Performanta EnergeticaElaborarea Raportului de Audit Energetic1I. BILANUL TERMIC AL INCINTELOR OCUPATE / LOCUITE- NCLZIRE CONTINU - Ecuatia de bilant termic caracteristic spatiilor incalzite la o temperatura interioara rezultanta (29) constanta este reprezentata sub forma sumei algebrice a tuturor fluxurilor termice caracteristice elementelor de inchidere opace si transparente ale anvelopei spatiului analizat si a fluxurilor datorate activitatii umane care genereaza un flux termic rezultant al carui efect il reprezinta modificarea energiei interne a elementelor de constructie interioare. Dat fiind faptul ca se impune conditia mentinerii temperaturii interioare rezultante la o valoare constanta, variatia energiei interne este nula, astfel incat ecuatia de bilant termic are forma (1). ( ) ( ) ( ) ( ) 0 ] [inf + Loc Tr necS a Q Q Q (1) Necunoscuta ecuatiei (1) este Qnec() care reprezinta necesarul de caldura pe care instalatia termica trebuie sa il furnizeze la orice moment in scopul mentinerii valorii constante a temperaturii interioare rezultante ti. Fluxurile termice prezente in ecuatia de bilant termice sunt datorate transferului de caldura prin elementele de inchidere opace si transparente ale spatiului analizat, modificarii entalpiei aerului exterior patruns in spatiul incalzit precum si activitatii umane. In continuare se prezinta relatiile de calcul necesare evaluarii fiecaruia din fluxurile termice mentionate si in special a valorii necesarului de caldura ca necunoscuta a ecuatiei de bilant termic.I.1. Fluxul termic disipat prin elementele de construcie opace.I.1.1 Temperatura exterioar echivalentInfig.1seprezintaschemadecalcul necesaradeterminarii conditiilor lalimitaspecifice elementelor de constructie opace. Parametrii termodinamici care concura la stabilirea echilibrului termodinamicsi inconsecintalagenerareatemperaturilorspecificefrontierelor elementelor deanvelopaopaceadiacenteatat mediului exterior natural cat si spatiului incalzit sunt temperatura exterioara (a aerului), intensitatea radiatiei solare cu componentele directasi difuzasi vitezavantului, pentrusuprafataadiacentamediului exteriornatural si fluxul termicdisipat asociat temperaturii interioarerezultante, pentrusuprafataadiacenta spatiului incalzit.2 i( ) ( ) e et , Wit( ) Piq( ) ( ) d DI , I IntExt ( ) cdqR ( ) Pet( ) StFig. 1 - Temperatura exterioar echivalent schema de calculEcuatia de bilant termic a suprafetei adiacenta mediului exterior natural implica egalitatea fluxurilor termice incidente la suprafata mentionata cu fluxurie disipate dinspre suprafata catre mediul exterior natural. Se genereaza ecuatia de bilant termic (2) in care qcd() reprezinta fluxul termic transmis prin conductie prin elementul de constructie opac. ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) ( ) [ ] e Pe e d D s cdt t w I I c q + + (2)( ) ( ) ( ) d T DI I I ( ) ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) { } ( ) ( ) ( ) [ ] e Pe e d s T s cdt t w I c I c q + + 1( ) ( ) ( ) ( ) [ ] ( ) d s T sI c I c I + 1 (3)Rezult:( ) ( ) ( ) ( ) [ ] Eo Pe e cdt t w q (4)n care:( ) ( ) ( ) eeEt I to+ (5)reprezinta expresiatemperaturii exterioare echivalenteproprie unui element de constructie opac.In ceea ce priveste suprafata adiacenta spatiului incalzit, expresia fluxului termic disipat, sub formaconditiei la limitadespetaaIII-a, estedata de relatia (6). Dat fiindfaptul ca temperatura exterioara echivalenta este un parametru termodinamic intensiv caracterizat de variatie temporala, rezulta ca transferul de caldura prin conductie prin elemetele de inchidere opaceesteunprocesvariabil intimpastfel incat fluxul termicestecaracterizat devalori variabile in timp in orice sectiune longitudinala prin elementul opac. Prin urmare transferul de caldura este specific regimului nestationar a carui principala caracteristica este reprezentata de variatia in timp si spatiu a campului de temperaturi din structura suport, fapt care atrage dupa sinevariatia in timp si spatiu a fluxului termic. In cazul regimului stationar de transfer de caldura, fluxul termic (si nu densitatea de flux termic) are valoare constanta. 3( ) ( ) [ ] s i i Pit t q (6)Inecuatia prezentata in prima formulare a relatiei (7) atesta faptul ca regimul termic care face obiectul analizei este regimul variabil de transfer de caldura in care valoarea fluxului termic disipatNUse determina pe baza temperaturilor interioara rezultanta si exterioara echivalenta. Deasemeneatrebuieretinut faptul carezistentatermicaaelementelor de constructie, R,nuarenici orelevantainecuatiiledebilant termicinregimnestationar (variabil), fiind o marime fizica generata de formalismul matematic propriu regimului stationar de transfer de caldura. Practic insa, un element de constructie este caracterizat din punct de vedere termic de rezistenta sa termica. Pentru a pune de acord realitatea fenomenologica cu cerintelepracticii energeticii cladirilor, sedefinesteunparametrutermodinamic intensiv virtual numittemperatura exterioara virtuala, notat in cele ce urmeaza cu tev(). Temperatura exterioara virtuala nu este un parametru fizic masurabil. Ea reprezinta temperatura exterioara in raport cu care la orice momentfluxul termic disipat la suprafata interioara a unui element plan de constructie omogen sau neomogen, monostrat sau multistrat, sepoateexprimacurelatiadecalcul proprietransferului decaldurainregim stationar printr-o placa plana omogena echivalenta caracterizata de rezistenta termica R a placii plane reale.( )( )( )( )Rt tqRt tqo oev iPiE iPi ; (7)Temperaturaexterioaravirtualasedeterminapebazavalorilor fuxului termic disipat la suprafata interioara a elementuluide constructie sia rezistenteitermice a placiiplane,cu relatia (8). Valoarea fluxuluitermic disipatse determina ca urmare a integrariiecuatieide transferdecaldurainregimnestationarinconditii lalimitadespataaIII-asi aIV-a(de contact) si cu conditii temporale reprezentate de variatia campului de temperatura in grosimeaplacii planelaunmoment oarecare(seadoptamomentul initial camoment reprezentativ astfel incat conditia se mai numeste si conditie initiala). Principala proprietate a temperaturii exterioaare virtuale este invarinta sa (practica) in raport cu variatia temperaturii exterioare rezultante. Aceasta proprietate se dovedeste extrem de utila in analiza regimului termic variabil specific spatiilor ocupate, fie in procese de incalzire intermitenta a spatiilor, fie in procese specifice spatiilor ocupate in sezonul cald in lipsa instalatiilor/echipamentelor de climatizare. Un alt merit altemperaturiiexterioare virtuale ilconstituie posibilitatea utilizarii formalismului matematic propriu regimului stationar de transfer de caldura in analiza proceselor de transfer de caldura in regim variabil. Formalismul matematic propriu regimului stationar de transfer de caldura este propriu rezolvarilor analitice usor de exploatat in metode practice de dimensionare a sistemelor termice sau de evaluare a performantei energetice a cladirilor si a instalatiilor termice din dotarea acestora. O aplicatie de interes deosebit care simplifica dar si apropie solutia matematica de realitatea fenomenlogica, este cea a transferului monofazic de caldura prin sol, utilizata in lucrarea de fata.( ) ( ) Pi i evq R t to (8)Din relaiile (6) i (7) asociate sub forma uneu ecuaatii, se obine:( ) ( ) oeviiistRtRt +

,_

1 11(9)n cazul dotrii spaiului ocupat cu sistemde nclzire solar de tipul spaiu solar, temperatura tss() (temperatura medie superficiala a suprafeteielementului de constructie suport al spatiului solar, adiacenta spatiului ocupat) se determin cu relaia:4) (1 11 ) ( sves iis isstRtRt +

,_

(10)Fiecare element de construcie j este caracterizat de propria valoare ( ) j st. Temperatura medie a tuturor elementelor de constructie se determin cu relaia, utilizandu-se medierea ponderata in raport cu suprafetele de transfer de caldura, adiacente spatiullui interior ocupat:( )( )jEjs Esjj jSt St (11)I.1.2 Temperatura exterioar virtual i rezistena termic medieDin relaiile (9), (10) i (11) rezult:( ) ( )11]1

+

,_

ojevj iij i jjs tRtRt1 11(12)n care:1 iSSjjjEEjjj EjES Sj( )( )jevjjiij jjisRt1tR11 toj +

,_

(13)Explicitri:1Ej jEjjEj jEjjRSRSSRSRjjj ij jEERSSRj(14)5( )( ) ( ) 11]1

11]1

j jEjevjE1EjevjEjevjjRStRSRStRSRtjojjojjoj(15)i( )( )11]1

j jEjevjEevRStRStjojj(16)Cu (14) i (16) introduse n (13) rezult:( ) ( ) +

,_

eviiis tR1tR11 t(17)O alta proprietate a temperaturii exterioare virtuala, utila aplicatiilor practie este reprezentata de tendinta valorilor mediei in raport cutimpul deapropiere de valoarea temperaturii exterioare echivalente proprie intervalului de integrare. Teoretic la momentul = cele doua valori sunt identice. Practic, tinandseamadestructuraelementelor deconstructieale cladirilor vechi si noi, se poate scrie:( )TjEojToevt ds s tT1 pentru T 170 h (18)I.1.3 Bilanul termic al elementelor de construcie exterioare opaceInfigura2 seprezintaschema decalcul aferentaunui spatiu delimitat deuncontur termodinamicformat dinelementedeconstructieopaceadiacentemediul exteriornatural sau construit si din elemente de constructie care despart spatiul ocupat de spatii cu functiuni identice sau similare care le plaseaza in clasa spatiior ocupate (interioare). Schema de calcul pune in evidenta fluxurile termice specifice atat elementelor de constructie exterioare cat si interioare. Indicii j respectiv i individualizeaza cele doua tipuri de elemente de constructie (j indice propriu elementelor exterioare si i propriu elementelor interioare).6 exterior interior PiS( ) atPtjESjPRrcvFig. 2 - Parametrii termodinamici schema de calculFluxul termic receptionat de un element al suprafetei exterioare SEj ca urmare a transferului de caldura prin convectie naturala in spatii deschise din partea aerului din incinta circumscrisa de conturul termodinamic, aer caracterizat de temperatura medie volumica (cu referire la volumul liber al incintei) ta(), se exprima cu relatia: ( ) ( ) ( ) [ ]j j jE s a cv cvS t t Q Sefaceobservatiacaatattemperaturamedievolumicaaaeruluidinincintacat si temperaturamedieasuprafetei interioareaelementului deconstructieexteriorvariazain raport cu timpul. De asemenea se face precizarea ca intre tamperatura medie volumica a aerului si temperatura interioara rezultanta exista diferenta fundamentala atat ca definire cat si ca valori. Parametrul restrictionat prin valoare fixata aferenta confortului termic (asa numita temperaturasetata) estetemperaturainterioararezultanta. Asupracalitatii sinteticea acestui prametru se va reveni ulterior definirii acestuia.Fluxul termic cedat prin radiatie de elementul de suprafata interioara (parte a elementelor de constructieinterioare) SPi,elementului desuprafataexterioaraSEjseexprimacurelatia aproximativa:( ) ( ) ( ) [ ]i j j iP s P j i r rS t t F Q ,,in care coeficientul superficial de transfer de caldura prin radiatie (in spectrul radiatiei termice de unda lunga radiatie apartinand radiatiei electromagnetice din spectrul infrarosu indepartat) r se exprima in functie de constanta Stefan Bolzmann (C0 = 5.67 W/m2K4), de coeficientul deemisivitatecaracteristicsuprafetelorsuportijsi de temperaturileabsolute (exprimate in K).Insumarea valorilor fuxurilor termice emise de elementele de constructie interioare genereaza fluxul termic emis de suprafata SP,, ( ) jrQ. Factorul de forma mediu j Fcaracteristictransferului decalduraprinradiatieintresuprafatatotalaaelementelor de constructieinterioaresi suprafataelementaraSEjtineseamadeorientareaspatialaa cuplului de suprafete implicate in proces.( ) ( ) j j irirQ Q ,7( ) ( ) ( ) [ ]P s Pjr rS t t F Qj j Fluxul termic total (convectie si radiatie) la nivelul suprafetei SEj se exprima cu relatia:( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ]P s Pjr E s a cv jS t t F S t t Qj j j + (19)Insumareainraport cuindicelej genereazafluxul termictotal receptionat desuprafata interioara a elementelor de anvelopa.( ) ( ) jjQ Q(20)Explicitri:( ) ( ) sEjE st S S tj j (21)( ) ( ) j jjjs Ej j Ejsj t SSFt F (21.1)Analiza numerica a valorilor factorilor de forma asociate valorilor suprafetelor de transfer de calduraproprii elementelordeconstructieexterioarepentruincinteapropiatecaformade celecu forma de cub (incinte de tipul paralelipipeddreptunghic)conduce larelatiadetip proportional:EREjSF. idSFj si deci relatia (21.1) devine:( )sR sjjt F t Fj (22)cu( )iP RN 6 20 , 0 F (23)NPi numrul de perei interiori (valoare medie pentru o incint din cldire)Perete interior este un element de constructie interioara reprezentat sub forma unuiplan care desparte doua sau mai multe spatii ale caror temperaturi difera cu maxim 2 K. Tinand seama de explicitarile de mai sus se obtine relatia finala:( ) ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ]PsP R r Esa cv aS t t F S t t Q + (24)I.1.3.1 Temperatura medie radiant a incinteiTemperatura medie radianta a conturului termodinamic al incintei analizate, numita in continuaretemperaturamedieradiantaaincintei, sedeterminacamedieponderataa temperaturilor tP() temperatura medie a elementelor de constructie interioare, si ( ) s t - temperatura medie a suprafetei interioare a elementelor de anvelopa in raport cu temperaturile suprafetelor mentionate:8( ) ( ) ( ) R TsE P Pt S t S t S + in care:P T ES S S i( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ] sR TsP Pt t S t t S(25)nlocuind (25) n (24) rezult:( ) ( ) ( ) [ ] ( ) ( ) [ ]TsR R r Esa cv aS t t F S t t Q + (26)Se definesc:ETR r cv iSSF + (27)Coeficientulinumitcoeficient superficial de transfer de caldurasiutilizatin calculele specifecetermotehnicii constructiilor diferadecoeficientul detransfer decalduraprin convectiecv . Este una din confuziile frecvente care apar atat la nivelul practicii de proiectare cat si al activitatii didactice si care genereaza relatii de calcul pretins simplificate dar de fapt eronate.( ) ( )iRETR r a cvitSSF tt + (28)Expresiatemperaturii interioare rezultante ti,mentionata ca parametru de control al confortului termic, continedouatemperaturi masurabiledartemperaturati,nupoatefi masuratadirect.Ovaloare apropiata poate fi furnizatadetermometrulcuglobamplasat intr-un plan la inaltimea de cca.0.70 m de planul pardoselii si la distanta de cca. 1.50 m de planul fatadei. In ceea ce priveste utilizarea practica a acestei temperaturi se constata, asa dupa cum s-a mentionat anterior, o identificare aproape permanentacu temperatura medie volumicaaaerului fapt caregenereazadecizii gresiteinspecial inlegaturacurealizarea starii de confort termic in spatiile ocupate.I.1.3.2 Fluxul termic disipat prin transmisieExpresia (28) a temperaturii interioare rezultante asociata expresiei coeficientului superficial de transfer de caldura i (27), conduce la expresia condensata a fluxului termic disipat prin transmisie catre mediul inconjurtor a incintei ocupate.( ) ( ) [ ]Esi iS t t Q (29)innd seama de (17) se obine:( ) ( ) [ ]RSt t QEevi [W] (30)Fluxul termic disipat ctre mediul ambiant (exterior sau/i interior).9Cu referire la un interval de timp T 170 h, rezult: + + p pEj jEpp pEEj jEevRSRStRStRStp jpojjo(31) j indice de nsumare pentru elementeleexterioare; p indice de nsumare pentru elemente de constructie care apartin conturului termodinamic al incintei si sunt adiacente zonelor secundare. Ca exemple de zone secundareremarcam: casascarilor incalzitadirect sauindirect, podul neincalzit, subsoul tehinic etc.Incadrul cladirilor modernedotatecuspatiusolartemperaturaexterioarechivalent caracteristic spaiului solar se determin cu relaia:( ) [ ]d s T s abs s EI C 1 I C C t ta s + + (32)n care:ast - temperatura aerului din sera spaiului solar care se determin din graficul din fig. 3 ca valoare medie reprezentativ lunar;Cabs caracteristica termic de absorbie a suprafeeicaptatoare de radiaie solar dinspaiul solar si caresedetermindingraficul dinfig. 4nfunciedetemperatura suprafeei captatoare care la randul sau se determin din graficul din fig. 3 ca valoare medie reprezentativ lunar.Cele doua grafice includ efectuldatorat vehiculariicontrolate a unuidebit de aer prin sera spatiului solar. Aerul este preluat din exterior patrunde in spatiul serei si isi ridica temperatura ca uramare a contactului cu peretele captator si cu suprafata interioara a vitrajului.Debitul de aer introdus poate reprezenta debitul total necesat de aer proaspat sau o parte din acesta. In ambelecazuri seobtineoreducereinsemnataacantitatii decalduranecesaraincalzirii aerului proaspat inparalel cuoutilizare eficienta aferestrelor etanseproprii vitrajelor moderne.Caracteristic spatiilor solare este fenomenul de fatada exergetica in sensul ca din punct de vederetermicperetelecaptatorsemanifestacasursadecalduraastfel incat poatefi caracterizat de o valoare negativa a rezistentei termice. Indicele global de izolare termica recomandat a fi calculat, prin reglementarile nationale, in cazul cladirilor noi nu tine sema dacat de caracterul de scut al fatadelor clasice neglijand rezolvari arhitecturale moderne si eficiente de tipul fatadelor exergetice.10-505101520253035404515.oct 15.nov 15.dec 15.ian 15.feb 15.mar 15.aprLunaTemperaturi [ grd.C ]Temp.PE n-VIT. Temp.PE VIT.(n-sel.) Temp.aer sera-sel.Temp.PE VIT.(sel.) Temp.aer sera-n-sel. Temp.ext.Fig. 3 - Temperaturi caracteristice spaiului solar cu circulaie de aer perete SUD (gc=1W/mp.K).0,160,180,200,220,240,260,280,305 10 15 20 25 30 35 40 45 50Temp.perete [ grd.C ]Car. absorbtie [ - ]g*c = 0 g*c = 1 g*c = 2Fig. 4 - Variaia caracteristicii de absorbie n funcie de temperatura suprafeei captatoare - suprafa captatoare neselectiv, vitraj simplu selectivObservaie:Din relaia (30) rezult c fiecare element de construcie adiacent mediului exterior va fi utilizat n calcule cu rezistena termic corectat proprie, diferit de valoarea medie, R.11Caracteristica de absorbie [m2K/W]( )oEev i oRSt t Qoo Tr (33)I.2. Fluxul termic caracteristic elementelor de construcie transparenteExpresia fluxului termic caracteristic elementelor vitrate de anvelopa rezulta ca suprapunere liniara intre fluxul termic disipat prin transmisie prin partea transparenta si prin rama ferestrei si fluxul termic patruns in spatiul ocupat datorat radiatiei solare. Intensitatea radiatiei solare este afectata de factorul optic determinat in functie de traansmisivitatea sticlei in raport cu cele doua componente ale radiatiei solare si de factorul de extinctie al vitrajului determinat in special de lungimea parcursului radiatiei solare prin vitraj si de continutul de oxizi de fier din sticla.( )( )( ) ( ) ( ) ( ) ( )j jjj jjjojF ddD sDFeiFS I I CRt tQ ;'1]1

+ .(34)i unghi de inciden a vectorului radiaie direct [rad.]-coeficient subunitar reprezentatca raportintresuprafatavitrajului sisuprafata totala a ferestrei (se poate considera in calcul cu valoarea de 0.75)( )( )jjjFjFFE iFSRt tQ (35)In care expresia temperaturii exterioare echivalente a vitrjului este data de relatia:( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) e ddD sDF Et I I C R tF+1]1

+ .(36)Pentru h 170 T jjjF oj FFE iFSRt tQ ( ) oEE ds s tT1tF jF(37)Cu aproximaia d D rezult:( ) [ ] edsTsFE t I C I C R tj jF+ + 1 . (38)Fluxul termic disipat prin toate ferestrele (prin transmisie):( )FFE i FRSt t QF o Tr (39)I.3. Fluxul termic total disipat prin transmisie (perei i ferestre)12Valoarea flluxului termic total caracteristic proceselor de transmisie prin elementele de constructie opce si transparente se obtine prin insumarea valorilor obtinute prin utilizare relatiilor (33) si (39):Tr TrF o TrQ Q Q + (40)( ) ( )FFE ioEev i TrRSt tRSt t QF ooo o + sau

,_

+

,_

+ FFEoEevFFoEiTrRStRStRSRSt QFo oo( )RSt t QEev iTr o (41)n care, tinand seama de relatiile (18) si (7), se definesc: + + + + j k p ppFFjEj k ppppEFFEjEevRSRSRStRStRStRStkkjkFkkojj(42) + + j k p ppFFjEERSRSRSRSkkj(43)I.4. Temperatura medie volumic a aerului dintr-o incint cu regim termic controlat (ti =tio)Cu condiia ti = tio, relaia (28) devine ecuaie:io i RETR r a cvt ) ( tSSF ) ( t + (44)a carei necunoscuta este temperatura medie volumica a aerului ta() .I.4.1 Temperatura medie a elementelor de construcie interioareEcuaia de bilan termic este:[ ] [ ] S P R r P a cvt t F t tdin care rezult:R r cvS R r a cvPF) ( t F ) ( t) ( t + + (45)I.4.2 Temperatura medie radiant:13) ( tSS) ( tSS1 ) ( tSTEPTER +

,_

(46)innd seama de expresia (10) i de expresiile (45) i (46), ecuaia (44) conduce la soluia:( ) ) ( t B 1 t B ) ( tev 1 i 1 ao + (47)n care:i cvR rR r cvR rETcvR r cvR r1FR11FF1SS1FFR11 B + 1]1

+

,_

+ + + (48)In care temperatura exterioara virtuala medie se determina cu relatia (42).I.5. Fluxul termic necesar modificrii entalpiei aerului infiltrat prin rosturile mobile (dinspre mediul natural)[ ] ) ( ) ( ) (inf Se a pa at t c V n Q (49)Valoarea medie pe intervalul [ 0 ,T ] se determina cu relatia:[ ]Se a pa at t c V n Q inf, n care a SsSSeSSetVVtVV1 t + ,_

(50)reprezintavaloareamedieatemperaturii aerului preluat dinexteriorul incintei dotatacu spatiu solar in care VSSeste volumul incintelor adiacente spaiului solar iar V este volumul liber al incintei.I.6. Fluxul termic datorat activitii umaneLoc uS a Q (51) in care a reprezinta fluxul termic specific (raportat la suprafata locuibila a incintei) datorat activitatii umane (metabolism, aparate, activitati cu degajare de caldura uscata/umeda).Observaie:UtilncLocS S S > R-1 Ecuatia de bilant termic cu referire la zona caracterizata de coeficient global de transfer de caldura foarte mare si la restul placii din zona de camp, conduce la determinarea unei prime corectii a rezistentei termice R1.pS' S; tRSt U ' S tR' S S1 + (82)111U pRp 1RR1U pRp 1

,_

+ +(83)Cea dea douacorectie este consecinta a puntilor termice reprezentate de conturulplacii plane(aticul incazul teraselor) si depuntilepunctiformereprezentatedestrapungerile cauzate de instalatiile cladirii. Se genereaza valoarea rezistentei termice corectate finala, Rc.R1tRSt t L tRSc jj j1 + + cjj j1R1S SLR1+ +1jj j1cS SLR1R

,_

+ + (84)24Prin raportarea valorii Rc la valoarea specifica zonei de camp R se obtine coeficientul global de corectie r0, a carui valoare este + an m / kWh q p q pentru , 100an m / kWh q p q pentru , B p q B expN2Tm o T2Tm o T 2 o T 170UtilitiCaznc. Acc Clim. VM Il. B1 B2 qTm qTM1 0,001053 4,736771 125 8202 0,000761 4,715576 145 11203 0,001016 4,737240 130 8504 0,000742 4,716461 150 1150Clase A, B, C ... G n funcie de P.E.C (A P.E.C: min., G P.E.C: max.)Cldire de referin (eficient din punct de vedere energetic);po = 1Penalizri po (p1, ..., p12)jjop p121 p1 - starea subsolului tehnic al cldirii pentru cldiri colectiveStarea subsolului tehnic p1Uscat i cu posibilitate de acces la instalaia comun 1,00Uscat, dar fr posibilitate de acces la instalaia comun 1,01Subsol inundat / inundabil (posibilitatea de refulare a apei din canalizarea exterioar)1,05Observaie: Pentru cldiri individuale, p1 = 1,00.p2 - utilizarea uii de intrare n cldire cldirii pentru cldiri colective,Ua de intrare n cldire p2Uaesteprevzutcusistemautomat denchiderei sistemde siguran (interfon, cheie)1,00Uanuesteprevzutcusistemautomat denchidere, dar st nchis n perioada de neutilizare1,01Ua nu este prevzut cu sistem automat de nchidere i este lsat frecvent deschis n perioada de neutilizare1,05Observaie: Pentru cldiri individuale, p2 = 1,00.p3 - starea elementelor de nchidere mobile din spaiile comune (casa scrilor) ctre exterior sau ctre ghene de gunoi pentru cldiri colective, ,Starea elementelor de nchidere mobile p3Ferestre / ui n stare bun i prevzute cu garnituri de etanare 1,00Ferestre / ui n stare bun, dar neetane 1,02Ferestre / ui n stare proast, lips sau sparte 1,05Observaie: Pentru cldiri individuale, p3 = 1,00.p4 - starea armturilor de nchidere i reglajde la corpurile statice pentru cldiridotate cu instalaie de nclzire central cu corpuri statice,Situaia p4Corpurilestaticesunt dotatecuarmturi dereglaj i acesteasunt funcionale1,00Corpurilestaticesunt dotatecuarmturi dereglaj, darcel puinun sfert dintre acestea nu sunt funcionale1,02Corpurilestaticenusunt dotatecuarmturi dereglaj saucel puin jumtate dintre armturile de reglaj existente nu sunt funcionale1,0571Observaie: Pentrucldiri carenusunt dotatecuinstalaiedenclzirecentralcucorpuri statice, p4 = 1,00.p5 - splarea / curirea instalaiei de nclzire interioar pentru cldiri racordate la un punct termic centralizat sau central termic de cartier, Situaia p5Corpurile statice aufostdemontatei splate /curate n totalitate dup ultimul sezon de nclzire1,00Corpurile statice aufostdemontatei splate /curate n totalitate nainte de ultimul sezon de nclzire, dar nu mai devreme de trei ani1,02Corpurile statice au fost demontate i splate / curate n totalitate cu mai mult de trei ani n urm1,05Observaie: Pentru alte cldiri, p5 = 1,00. p6 - existenaarmturilor desepararei golireacoloanelor denclzirepentrucldiri colective dotate cu instalaie de nclzire central, Situaia p6Coloaneledenclziresunt prevzutecuarmturi sesepararei golire a acestora, funcionale1,00Coloanele de nclzire nu sunt prevzute cu armturi se separare i golire a acestora sau nu sunt funcionale1,03Observaie: Pentru cldiri individuale sau fr instalaie de nclzire central, p6 = 1,00.p7 - existena echipamentelor de msur pentru decontarea consumurilor de cldur pentru cldiri racordate la sisteme centralizate de alimentare cu cldur, Situaia p7Exist contor general de cldur pentru nclzire i pentru ap cald de consum1,00Exist contor general de cldur pentru nclzire, dar nu exist contor general de cldur pentru ap cald de consum1,07Nu exist nicicontor generalde cldur pentru nclzire, nicicontor general decldurpentruapcalddeconsum, consumurilede cldur fiind determinate n sistem paual1,15Observaie: Pentru cldiri cu sistem propriu / local de furnizare a utilitilor termice, p7 = 1,00.p8 - starea finisajelor exterioare ale pereilor exteriori pentru cldiricu perei din crmid sau BCA, Situaia p8Stare bun a tencuielii exterioare 1,00Tencuial exterioar czut total sau parial1,05Observaie: Pentru cldiri cu perei exteriori din alte materiale, p8 = 1,00.p9 - starea pereilor exteriori din punct de vedere al coninutului de umiditate al acestora,Situaia P9Perei exteriori uscai 1,00Pereii exteriori prezint pete de condens (n sezonul rece) 1,02Pereii exteriori prezint urme de igrasie 1,05p10 - starea acoperiului peste pod pentru cldiri prevzute cu pod nelocuibil,Situaia P1072Acoperi etan 1,00Acoperi spart / neetan la aciunea ploii sau a zpezii 1,10Observaie: Pentru cldiri fr pod nelocuibil, p10 = 1,00.p11- starea coului / courilor de evacuare a fumului pentru cldiri dotate cu sisteme locale de nclzire / preparare a apei calde de consum cu combustibil lichid sau solid,Situaia P11Courile au fost curate cel puin o dat n ultimii doi ani 1,00Courile nu au mai fost curate de cel puin doi ani 1,05Observaie: Pentru alte tipuri de cldiri, p11 = 1,00.p12- posibilitatea asigurrii necesarului de aer proaspt la valoarea de confort, Situaia P11Cldire prevzutcu sistemde ventilare natural organizat sau ventilare mecanic1,00Cldire fr sistem de ventilare organizat 1,10737475IX. AUDITUL ENERGETIC AL CLDIRILOR EXISTENTE I AL INSTALAIILOR AFERENTE ACESTORA IX.1. Obiective:Activitatea de identificare a soluiilor tehnice de reabilitare/modernizare energetic a cldirilor existente i a instalaiilor termice aferente acestora.IX.2. Etape de lucru:1. Evaluarea consumului de cldur probabil al cldirii n condiii normale de exploatare pe baza caracteristicilor reale (expertiz);2. Identificarea msurilor de modernizare energetic i analiza eficienei economice;3. Raportul de audit energetic.IX.3. Analiza economic a soluiilor tehniceIndicatori economici:1. Valoarea Net Actualizat (VNA)2. Durata de recuperare a investiiei suplimentare NR (ani)3. Costul unitii de energie economisit e [EURO/kWh]IX.3.1. VNA:

,_

+ + ,_

++ + N1 ttN1 tMtE oi 11Ci 1f 1C C VNACo - cost investiie total au "0" [EURO]CE - cost energie consumat [EURO/an]CM - cost operaiuni dementenan [EURO/an]f - rata anual de cretere a costului cldurii [ - ]i - rata anual de depreciere a monedei [EURO] [ - ]N - durata fizic de via a sistemului [ani]Ipotez: CM ;tN1 ti 1f 1X

,_

++IX.3.2. Durata de recuperare a investiiei suplimentare (NR)C(m) = CE . X (NR) - ecuaia cu soluia NR sauC(m) . - T . Ct . Et(T) . XT - (1 - T) . [CG . Et(G) . XG + CE . Et(E) . XE ] = 0'01) e termoficar (T( )( )cN1 ttcNcai 11Nd 1a 1c c+ ,_

++ Nc- durata de rambursare a creditului [ani]d - dobnda anual [ - ]Ac - cota din C(m) perceput ca avans [ - ]Condiie NR < N NSN -intervalul de calculNR - durata de recuperare a investiieiNS - durata de via a soluiilor de modernizare n cazul angajrii unui credit bancar '>>R SR CN NN NIX.3.3. Costul unitii de energie3.1. Costul specific al cantitii de cldur economisit:( )t SmE NCe [EURO/kWh]3.2. Costul specific al cldurii consumate.3.2.1. n cldirea actual:( )( )( ) a t SaaE NVNAe[EURO/kWh]3.2.2. n cldirea modernizat:( )( )( ) m t SmmE NVNAe[EURO/kWh]77Figura 15: Corelarea necesarului de energie pentru climatizare cu temperatura exterioar structura DO importan deosebit pentru asigurarea unui microclimat interior n parametrii de confort cu un consum minim de energie o are i modul de ventilare al spaiilor analizate. n figurile16i 17seprezinttemperaturilecaracteristicespaiilor interioaretemperatura interioar, temperaturaaerului i temperaturapereilor (temperaturaelementelorinterioare de stocaj termic) pentruceledou structuri analizate. Sunt utilizate douregimuri de ventilare:-ventilarea cu numrconstantde schimburi de aerna0,corespunztor numrului minim de schimburi de aer necesar din punct de vedere fiziologic;- ventilarea raional, cu numr variabil de schimburi de aer, ntre na0i un numr maxim de schimburi de aer, rezultat din condiii de confort i condiii tehnologice.Se observ diferenele semnificative, de aproximativ 2 4 grade, dintre temperaturile caracteristice microclimatului interior n cele dou cazuri de ventilare, pe durata lunii Iulie.78171921232527297/1/01 0:007/2/01 0:007/3/01 0:007/4/01 0:007/5/01 0:007/6/01 0:007/7/01 0:007/8/01 0:007/9/01 0:007/10/01 0:007/11/01 0:007/12/01 0:007/13/01 0:007/14/01 0:007/15/01 0:007/16/01 0:007/17/01 0:007/18/01 0:007/19/01 0:007/20/01 0:007/21/01 0:007/22/01 0:007/23/01 0:007/24/01 0:007/25/01 0:007/26/01 0:007/27/01 0:007/28/01 0:007/29/01 0:007/30/01 0:007/31/01 0:008/1/01 0:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]ti structura 1A ventilata ct na0 ta structura 1A ventilata ct na0 tp structura 1A ventilata ct na0ti structura 1A ventilata rational ta structura 1A ventilata rational tp structura 1A ventilata rationalFigura 16: Temperaturi interioare relevante structura A171921232527293133357/1/01 0:007/2/01 0:007/3/01 0:007/4/01 0:007/5/01 0:007/6/01 0:007/7/01 0:007/8/01 0:007/9/01 0:007/10/01 0:007/11/01 0:007/12/01 0:007/13/01 0:007/14/01 0:007/15/01 0:007/16/01 0:007/17/01 0:007/18/01 0:007/19/01 0:007/20/01 0:007/21/01 0:007/22/01 0:007/23/01 0:007/24/01 0:007/25/01 0:007/26/01 0:007/27/01 0:007/28/01 0:007/29/01 0:007/30/01 0:007/31/01 0:008/1/01 0:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]ti structura 1D ventilata ct na0 ta structura 1D ventilata ct na0 tp structura 1D ventilata ct na0ti structura 1D ventilata rational ta structura 1D ventilata rational tp structura 1D ventilata rationalFigura 17: Temperaturi interioare relevante structura DDiferene semnificative dintre temperaturile asociate microclimatului interior se nregistreaz(asevedeafigurile18, 19)i ncazul utilizrii climei medii STAS6648/82, 79corespunztoareoraului Bucureti, pentruungraddeasigurarede98%, corelatecu intensitatea radiaiei solare corespunztoare zilei senine de Iulie. n figurile 20 i 21 se poate observa i necesarul de frig n scopul meninerii spaiilor interioare la temperatura de confort, mult diferit pentru cele dou tipuri de structuri.2324252627282930317/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]ti structuraventilata ct na0ta structuraventilata ct na0tp structuraventilata ct na0ti structuraventilatarationalta structuraventilatarationaltp structuraventilatarationalts structuraventilata ct na0ts structuraventilatarationalFigura 18: Temperaturi interioare relevante structura A802324252627282930313233343536377/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]ti structuraventilata ct na0ta structuraventilata ct na0tp structuraventilata ct na0ti structuraventilatarationalta structuraventilatarationaltp structuraventilatarationalts structuraventilata ct na0ts structuraventilatarationalFigura 19: Temperaturi interioare relevante structura D23242526272829307/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]051015202530Necesar climatizare [kW]ti structuraventilatarational siclimatizatata structuraventilatarational siclimatizatatp structuraventilatarational siclimatizatats structuraventilatarational siclimatizataEnergiefrigorificaFigura 20: Temperaturi interioare relevante i necesarul de frig pentru climatizare structura A81232425262728293031327/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]020406080100120Necesar climatizare [kW]ti structuraventilatarational siclimatizatata structuraventilatarational siclimatizatatp structuraventilatarational siclimatizatats structuraventilatarational siclimatizataEnergiefrigorifica Figura21: Temperaturi interioarerelevante i necesarul defrigpentru climatizare structura D n continuare este analizat cazul unui apartament mediu uzual (cu suprafaa util de 60 m2), a crui geometrie este obinut pe baza configuraiei cldirii de referin. Apartamentul se consider, succesiv, amplasat la parter i la ultimul etaj, n cldirea uzual (structura A) i n structura cu anvelopa vertical complet vitrat (structura D). Apartamentul se consider climatizat, temperatura interioar de confort fiind considerat 27C.n figura 22 se observ c pentru structura uzual ventilarea raional a spaiului i efectul de mas termic a solului permit meninerea unei temperaturi de confort termic i nu estenecesarinterveniainstalaiei dercire. Ventilareamecaniccuunnumrmarede schimburi de aer permite meninerea temperaturii spaiului interior la temperatura de confort pe durata dimineii. Ulterior, cnd temperatura aerului exterior depete valoarea temperaturii aerului dinincinta analizat, numrul deschimburide aersereducepnla numrul minimfiziologic necesar. Degajrile interne de cldur, aporturile exterioare datorate ventilrii i aporturile prin anvelop sunt preluate de elementele masive interioare. n cazulstructuriiD,aceleaicondiiinuipotasigura ns independena de instalaia de rcire figura 23. 8223242526272829307/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]00,10,20,30,40,50,60,70,80,91Necesar climatizare [kW]ti structuraventilatarational siclimatizatata structuraventilatarational siclimatizatatp structuraventilatarational siclimatizatats structuraventilatarational siclimatizataEnergiefrigorificaFigura 22: Temperaturi interioare relevante i necesarul de frig pentru climatizare structura A, apartament amplasat la parter, expunere EstSeobservcncazul structurii D, radiaiasolarrecepionatdatoritvitrajului generosconducelaunaport termiccarenupoatefi anulat prinventilareamecanica spaiuluiinecesit intervenia instalaieide climatizare,n specialnprimele oreale zilei cnd aporturile solare directe sunt foarte importante datorit expunerii spre est.232425262728293031327/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]00,511,522,533,544,55Necesar climatizare [kW]ti structuraventilatarational siclimatizatata structuraventilatarational siclimatizatatp structuraventilatarational siclimatizatats structuraventilatarational siclimatizataEnergiefrigorifica83Figura 23: Temperaturi interioare relevante i necesarul de frig pentru climatizare structura D, apartament amplasat la parter, expunere EstAcelai tip de apartament, amplasat de data aceasta la ultimul etaj al cldirii, este caracterizat de necesar de rcire n ambele tipuri de structuri. Aceasta este ns superior, att ca amplitudine ct i ca energie, n cazul structurii D (figurile 24, 25). Vrful de sarcin este de 2,5 kW (8600 BTU/h) pentru structura A n timp ce pentru structura D vrful atinge 8 kW (27400 BTU/h), fiind practic imposibil de asigurat cu instalaii de climatizare uzuale de tip split. O alt problem, mai important dect modul de asigurare al acestui necesar de frig, l constituietemperaturaridicatamediilor radiante. Aceastaconducelanecesitateaunei temperaturi foartereduseaaerului dininteriorul incintei, nvedereaobinerii temperaturii interioare necesare. Dup cum se poate observa din figura 25, n intervalul orar 15 17 este necesar o temperatur a aerului de maxim 21C pentru ca temperatura interioar rezultant sfiede27C. Aceasttemperatursczutconducepetermenlunglaproblemede sntate ale persoanelor care utilizeaz acestspaiu, dar poate cauza iefecte imediate, prin socul termic resimit n cazul schimbrilor brute de temperatur.23242526272829307/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]00,511,522,53Necesar climatizare [kW]ti structuraventilatarational siclimatizatata structuraventilatarational siclimatizatatp structuraventilatarational siclimatizatats structuraventilatarational siclimatizataEnergiefrigorificaFigura 24: Temperaturi interioare relevante i necesarul de frig pentru climatizare structura A, apartament amplasat la ultimul etaj, expunere Vest84202122232425262728293031323334353637387/23/01 0:007/23/01 1:007/23/01 2:007/23/01 3:007/23/01 4:007/23/01 5:007/23/01 6:007/23/01 7:007/23/01 8:007/23/01 9:007/23/01 10:007/23/01 11:007/23/01 12:007/23/01 13:007/23/01 14:007/23/01 15:007/23/01 16:007/23/01 17:007/23/01 18:007/23/01 19:007/23/01 20:007/23/01 21:007/23/01 22:007/23/01 23:00Data - format [l:zz:aa hh:mm]Temperatura [grd C]012345678Necesar climatizare [kW]ti structuraventilatarational siclimatizatata structuraventilatarational siclimatizatatp structuraventilatarational siclimatizatats structuraventilatarational siclimatizataEnergiefrigorificaFigura 25: Temperaturi interioare relevante i necesarul de frig pentru climatizare structura D, apartament amplasat la ultimul etaj, expunere VestPrin urmare studiul de caz prezentat ridica serioase semne de intrebare in ceea ce priveste modernizarea peisajului urban prin implantarea, in special in zonele centrale, a cladirilor cu anvelopa complet vitrata. Acestea, cel putin din punct de vedere al consumului energetic pentru realizarea microclimatului interior impus de criteriile de confort, dar si din punct de vedere al realei stari de confort din spatiile ocupate, sunt departe de exigentele impuse de politica europeana si nationala de economisire a surselor de energie si de protectie a mediului natural.Medoda dedeterminare a P.E.C., care face obiectul lucrarii de fata, ofera atat arhitectilor cat si inginerilor termicieni un instrument de calcul suficient de versatil pentru a putea fi adaptat multor situatii si pentru a fi utlizat ca adjuvant al deciziei de promovare a solutiilor moderne de cladiri exergetice.85Bibliografie[1] * * *Metodologia de calcula performanei energetice a cldirilor. partea I caracteristici termotehnice ale elementelor ce alctuiesc anvelopa cldirii, compartimentarea interioar, inclusiv etaneitatealaaer, poziiai orientareacldirilor, inclusiv parametriiclimaticiexteriori, sistemele solare pasive i de protecie solar i iluminatul natural, Mc 001/2006 Bul.Constructiilor vol. Nr.4-7/1 2007[2] Constantinescu, DModel desimulareaRspunsului Termical Construciilor INVAR, Conf. Academia Romn, Bucureti, mai 1993[3] * * *Cercetri privind impactul introducerii noilor produse, echipamente precumi a soluiilor tehnice moderne de proiectare i exploatare asupra instalaiilor de nclzire centrali deproducereaapei caldedinansamblurilede locuine racordate la sistemul de termoficare, contr. INCERC nr. A.133/1996[4] * * *Recensmntul locuinelor i populaiei; ComisiaNaional pentru Statistic 1994[5] * * *Soluii eficiente privind prioritile i metodele de reabilitare a fondului de locuine existente, Proiect 3B01 - AMTRANS[6] * * *Elaborarea instrumentelor de calcul pentru evaluarea Performantei Energetice i de Mediu a Cladirilor noi i existente, contr. INCERC 2006 PN 06 11 03 01 Faza 3[7] Constantinescu, D, Petran, H; Petcu, CValidareaNumerici ExperimentalaMetodei deCalcul a Performanei Energetice a Cldirilor (PEC), Conf. Internaional AIIR, Sinaia 2007[8] Hamburger, L Introducere n teoria Propagrii Cldurii; Conducia prin solide; Ed. Academiei RPR 1956[9] Constantinescu, D Realizareaunei cldiri cuconsumredusdecldur. contr. INCERC 12/1971[10] * * * Dimensiuni europene ale metodelor de evaluare a performanelor energetice ale cldirilor noi i existente; Proiect Program Nucleu INCERC PN 06 11 03 01 Faza1 2006[11] Constantinescu, D. .aAssessment of the Optimal Energy Functional Solution for an Intelligent Apartment Building Proc. TIEES Trabzon. 1996[12] Constantinescu, D. .aThe Virtual Outdoor Temperature a Thermodynamic Parameter SpecifictotheApartment Buildings, Clima2000 Lige, 1997[13] * * * Fundamentareafenomenologicaactivittii deidentificarea caracteristicilor cldirilor existente; contr. INCERC 512/2001[14] * * * Optimizarea consumurilor de energie pentru nclzire n cldirile de locuit individuale; contr. INCERC 461/1991[15] * * * Impactul introducerii noilor produse asupra instalaiilor de nclzirecentraldinansambluriledelocuineracordatela sistemul de termoficare, contr. INCERC nr. A.133/199686ANEXE

87ANEXA 1 Criterii de apreciere a eficienei vitrajului de tip termizolant.1. Cldiri permanent ocupate na.Va.a.C q = 0 q = 0 Npers.; g1 na.Va.a.Cex q = 0 Fig. A1.1Bilanul de mas: + ddCV C V n C V n g Na a a a a ex a a a 1 pers(A1.1)sau( )a a1 persex aVg NC C nddC + C C Cexa a1 persaVg NC ndC d + cu soluia:( )a a a1 persa 1V ng Nn exp B C + Cu condiia iniial:( )oC 0 C rezult:a a a1 pers1 oV ng NB C + ia a a1 perso 1V ng NC B 88( ) ( ) ( ) [ ] + aa a a1 persa on exp 1V ng Nn exp C Crespectiv:( ) ( ) ( ) [ ] + + aa a a1 persa o exn exp 1V ng Nn exp C C C (A1.2)Pentru = F, rezult:( ) ( ) ( ) [ ]F aa a a1 persF a o ex Fn exp 1V ng Nn exp C C C + + ( )ex FnC C lima ( )Fa a a1 perso ex F0 nV ng NC C C lima + + na = a n na = 0 Clim C1 na1 Cex. Co C() 0 Fig. A1.2Fluxul termic (estimat) necesar modificrii entalpiei aerului infiltrat:( )e a paaa inft t c V n Q1 1 conduce la creterea inacceptabil a concentraiei de noxe . Fluxul termic real( )e a paa ainf inft t c V n Q Q1 > (A.3)892. Cldiri ocupate intermitent Co Cex na1 naR a n a n a n naR a nna1 a n na C Fig. A1.3a aan n n1< iPtNU se produce condens pe suprafata peretelui(A2.11)jRt