FIZICA CONSTRUCTIILOR

Notiuni privind higrotermica cladirilorINFLUENTA PUNTILOR TERMICE

Conf. dr. ing. Mihaela GeorgescuUAUIM – Universitatea de Arhitectura si Urbanism “Ion Mincu”, Bucuresti, Romania

Departamentul de Stiinte Tehnicee-mail: mihaelastela.georgescu@yahoo.com

1

DE CE TREBUIE TERMOIZOLATE CLADIRILE ?

REALIZAREA CONDITIILOR DE CONFORT

INTERIOR,

REDUCEREA CONSUMURILOR ENERGETICE

PENTRU INCALZIRE (SEZONUL RECE),

REDUCEREA CONSUMURILOR ENERGETICE

PENTRU RACIRE (SEZONUL CALD)

2

Consumurile energetice intr-o cladire

SURSA: PREZENTARE SAINT-GOBAIN GLASS

3

Gatit7%

Iluminat & electrocasnice

11%

acc25%

Incalzire/Racire57%

IN SEZONUL RECE Pierderile de caldura mari prin elementele de

anvelopa ale unei cladiri necesitatea spoririiizolatiei termice

4SURSA: PREZENTARE SAINT-GOBAIN GLASS

IN SEZONUL CALD Reducerea consumului energetic pentru

racire protectia solara

5SURSA: PREZENTARE SAINT-GOBAIN GLASS

6

MODERNIZAREA ANVELOPEI CLADIRII

• pereţi exteriori - parte opacă;• pereţi exteriori - parte vitrată - tâmplăria exterioară.• planşee de terasă;• planşee care delimitează volumul încălzit al clădirii de spaţii

neîncălzite adiacente (planşee de pod, planşee peste subsoluri neîncălzite, ş.a.);

• plăci pe sol, peste cota terenului sistematizat (CTS)

7

8

PUNTI TERMICEDe ce prezinta interes puntile termice?Ce sunt?- definitie, tipuri

Calcul – calculul puntilor termice, valori definitorii, flux termicdisipat, programe de calcul, bibliografie

Modelarea puntilor termice – modele 2D si 3D, imaginitermografice

Solutii practice/mucegai/masuri de evitare a riscului decondensSurse bibliografice/reglementari

De ce prezinta interes puntile termice?Exista doua motive pentru care trebuie calculate si

corectate/atenuate puntile termice:• aspectul A (consumuri energetice):

reducerea consumurilor energetice

• aspectul B (temperaturi superficiale): evitarea formarii mucegaiului – temperaturile pesuprafetele interioare ale elementelor de anvelopa trebuiesa fie mai mici decat temperatura punctului de roua

9

10

Puntile termice trebuie discutate sub doua aspecte

Aspectul A: Estimarea si calculul fluxului termic aditional disipat

Aspectul B: Analiza temperaturilor de pe suprafata interioara

Punti termice geometricePunti termice constructive Punti termice mixte –constructive si geometrice

DEFINITIIZone din anvelopa cladirilor in care transferul termic este intensificat in comparatiecu cel din zonele adiacente

EFECTE

11

1

2

3

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

EFECTE

12

flux termic

Punţi termice

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

EFECTE

13

flux termic

Punţi termice

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

EFECTE

14

flux termic

Punţi termice

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

EFECTE

15

modificare izoterme şi temperaturi interioare

Punţi termice

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

EFECTE

16

vectori de flux de căldură

Punţi termice

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

PUNŢI TERMICE

17

Tsi = 17,6°C

Tsi = 14,0°C

Tsi = 17,6°C

Tsi = 12,5°C

Punte termică de colţ

Punte termică la tâmplărie (mixtă)

Punte termică constructivă

zidãrieTsi = 17,6°C

beton armat Tsi= 9,6°C

Punţi termice

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

CORECTAREA EFECTELOR

18

Tsi = 14,5°C

Punţi termice

Tsi = 12,5°C Tsi = 9,5°C

Sursa: prezentare conf. dr. arh Radu Pana

PUNTE TERMICAeste o zona a anvelopei cladirilor,unde fluxul termic, unidirectional,este modificat substantial prin :

• penetrare partiala sau totala a elementelor de anvelopa cu materiale avand conductivitatetermica diferita;

• schimbarea grosimiielementului de anvelopa;

• diferenta intre ariilesuprafetelor interiara siexterioara (intersectia peretilorexteriori la colturi sau cu planseele).

19

20

In figura alaturata sunt marcate o serie de punti termice semnificative :

1. … prin care se disipeaza flux termic suplimentar

2. … unde apar temperaturi joase pe suprafata interioara si posibilitatea dezvoltarii mucegaiului

21

22

Aspectul A: Estimarea si calculul fluxurilor termice

aditionale disipate (consumului energetic suplimentar)

23

Aspectul A: Estimarea si calculul fluxurilor termice

aditionale disipate (consumului energetic suplimentar)

1. Valoare aditionala la valoarea existenta a transmitantei termice unidirectionale – U – [W/(m2K)]

2. Calculul consumurilor energetice aditionale cu programul de calcul THERM©

Pentru fiecare punte termica secalculeaza transmitanta termicaliniara (valoarea Ψ - psi) si infinal se insumeaza efectultuturor puntilor termice

24

EN ISO 6946 – cum se calculeaza: rezistenta termica Rsautransmitanta termica:

1U = -----

R

EN ISO 10211 – cum secalculeaza transmitanta termicaliniara - ψ

La puntile termice constructivese poate face mediereavalorilor.

La puntile termice geometricesunt necesare calcule 2D cuelemente finite sau diferentefinite.

Se poate utiliza THERM 5.2.

25

Cazul balconului din beton armat

- Pentru un detaliu lao cladire existentapierderea termica este4,1 W/mK - 30 cmcaramida, λ = 0.8W/mK , b.a. λ = 0.72W/mK .- Cu un strat exteriorde termoizolare de 12cm grosime, punteatermica ramaneintacta, dar pierdereatermica totala aperetelui este 1.4W/mK.Economia estede 68%.

Cresc si temperaturile superficiale interioare.

26

In cazul termoizolarii la interior, puntile termice de la intersectia peretelui exterior cu peretii interiori si planseul se amplifica.

De exemplu la o cladire de locuit unifamiliala, in graficul alaturat, pierderea termica a peretelui exterior poate fi redusa cu peste 50% cu o termoizolatie interioara de 6-cm grosime.

Economiile potentiale , in cazul termoizolatiei exterioare, sunt prin linia plina.

Diferentele de pierderi termice reprezentate prin coloane (termoizolatie interioara) reprezinta pierderile termice suplimentare asociate cu puntile termice

27

Punti termiceliniare care se repeta

Punti termice care nu se repeta

Se includ, prin calcul, in valoarea transmitantei termice U.

Se adauga ca o corectie la pierderile de caldura

28

Source: AECB CarbonLite Programme. Delivering buildings with excellent energy and CO2 performance

29

Pozitionarea puntilor termice liniare care apar la imbinarea elementelorde constructie dintre:

• planseul peste subsol sau placa pe sol si peretele exterior - in lungul perimetrului exterior [GF]

• peretele interior si placa pe sol [GFP]• planseul intermediar si peretele exterior - in lungul perimetrului

exterior [IF]• peretele exterior si acoperis – pe contur [RRE], • la pod – la intersectiile acoperisului [RRG] • acoperis cu peretii despartitori [RRGP]. • in jurul ferestrelor, la: buiandrugi [WL], glafuri verticale [WJ] si glaf

orizontal [WC], • la colturile exterioare [WEC] si interioare [WIC] ale peretilor exteriori.• peretii interiori cu peretele exterior [WP]

Source: AECB CarbonLite Programme. Delivering buildings with excellent energy and CO2 performance

30

CONSIDERAREA EFECTULUI PUNTILOR TERMICESe calculeaza fluxul termic unidirectional:

Φ = U x A x ∆θ = L x ∆θ

Se adauga termenul de corectie prin insumareaefectului fiecarei punti termice:

Σ(ψ x l)

Ψ = transmitanta termica liniara pentru fiecare puntetermica, [W/(mK)]

l = lungimea puntii termice, [m]

REGLEMENTARI ROMANESTI/STANDARDE EUROPENE

C107 / 2005 - inglobeaza prevederile standardelor europene

EN ISO 6946 – cum se calculeaza: rezistenta termica R sau transmitanta termica:

1U = -----

R

EN ISO 10211 – cum se calculeaza transmitanta termica liniara - ψ• La puntile termice constructive se poate face medierea valorilor.• La puntile termice geometrice sunt necesare calcule 2D cu elemente finite

sau diferente finite.• Se poate utiliza THERM 5.2.

31

STANDARDE EUROPENE

• EN ISO 13789:2007: Thermal performance of buildings - Transmission andventilation, heat transfer coefficients - Calculation method (ISO 13789:2007),revizuit în decembrie 2007, în curs de traducere ca standard românesc SREN ISO13789:2009: Performanţa energetică a clădirilor - Coeficienţi detransfer termic prin transmisie şi ventilare – metodă de calcul.

• ISO 6946:2007: Building components and building elements – Thermalresistance and thermal transmittance – Calculation method, Tradus castandard românesc SR EN ISO 6946:2009: Părţi şi elemente de construcţie.Rezistenţă termică şi transmitanţă termică. Metodă de calcul.

• EN ISO 10211 Thermal bridges in building construction – Heat flows andsurface temperatures – Detalied calculations (ISO 10211:2007), revizuit îndecembrie 2007, în curs de traducere ca standard românesc SR EN ISO10211-2008: Punţi termice în construcţii - Fluxuri termice şi temperaturisuperficiale – Calcule detaliate.

• EN 14683 Thermal bridges in building construction – Linear thermaltransmittance – Simplified methods and default values (ISO 14683:2007),revizuit în decembrie 2007, în curs de traducere ca standard românesc SREN ISO 14683-2008: Punţi termice în clădiri – Coeficient de transfer termicliniar – Metode simplificate şi valori implicite.

32

STANDARDE EUROPENE

• ISO 13370:2007, Thermal performance of buildings – Heat transfer via theground – Calculation methods, în curs de traducere ca standard românescSR EN ISO 13370:2010: Performanţa termică a clădirilor. Transfer termicprin sol. Metode de calcul. (înlocuieşte SR EN ISO 13370:2003)

• EN ISO 13788 – Hydrothermal performance of building components and elements. Estimation of internal surface temperature to avioid critical surface humidity and calculation of interstitial condensation

• EN ISO 10077-1 Thermal performance of windows, doors and schutters. Calculation of thermal transmitance. Part 1: Simplified method.

• EN ISO 10077-2 - Thermal performance of windows, doors and schutters. Calculation of thermal transmitance. Part 2: Numerical method for frames.

• EN 673 - “Glass in buiding. Determination of thermal transmittance (U-value). Calculation method.

• ISO/FDIS 10456 – Thermal insulation. Building materials and products. Determination of declared and design thermal values.

33

Transmitanta termica unidirectionala - UPentru un element multisrat plan, obtinut prin asocierea unor placiomogene, se determina transmitanta termica unidirectionala 1D in campcurent pentru elementul de constructie care cuprinde in alcatuirea lui sipunti termice.In calculul 1D, izotermele se considera paralele cu suprafetele elementelor.

Relatii de calcul:

1

U = ------ [W/(m2K)]

R

(θj - θk) . A

R = ------------------- [m2K/W]

Φ

34

TRANSMITANTA TERMICAConceptul de transmitanta termica, U, se refera la o suprafata de arie unitara azonei de camp curent a elementului de anvelopa (fluxul termic conductiv caretrece, in mod unidirectional, printr-o zone de placa cu grosime constanta, avandaria de1 m2, cand diferenta de temperatura intre θi si θe este de1°C).

Prin analogie, se poate defini:

TRANSMITANTA TERMICA LINIARA Ψ, asociata unei punti termiceliniareTRANSMITANTA TERMICA PUNCTUALA χ asociata unei punti termicepunctuale

REZISTENTA TERMICA CORECTATA (R’) / TRANSMITANTA TERMICACORECTATA (U’)ia in considerare influenta puntilor termice asupra valorilor determinate prin calcul1D pentru campul curent avand alcatuirea predominanta.

35

Transmitanta termica corectataSe calculeaza:

Ui’ pentru fiecare element de anvelopa, incluzand influenta puntilortermice asociate.

Φ’ = Φ + Φpunti termice

(S/R’)Δθ = (S/R)Δθ + ψ l ΔθU’ = 1/R’ = 1/R + Σ(ψ l)/S

VALOAREA MEDIE A TRANSMITANTEI TERMICE CORECTATE AELEMENTELOR DE CONSTRUCTIE CARE ALCATUIESCANVELOPA INTREGII CLADIRI (U'm) se determina luand inconsiderare influenta tuturor puntilor termice asupra transmitanteitermice unidirectionale in camp curent.

36

Estimarea si calculul pierderilor termice aditionale utilizand coeficientiiΨ , χ - care aduc valori aditionale valorilor transmitantei termiceunidirectionale: U - 1D. Calculul:REZISTENTEI TERMICE CORECTATE (R’)TRANSMITANTEI TERMICE CORECTATE (U’)pentru fiecare element component al anvelopei, inclusiv influenta puntilor termiceasociate suprafetei de transfer termic:

1 1 Σ(Ψ . l) Σχ

U' = ------ = ----- + ----------- + -------- [m2K/W]R' R A A

unde:

A aria suprafetei de transfer termic (m2);

l lungimea puntilor termice punctuale (m);

Ψ transmitanta termica liniara W/(mK)];

χ transmitanta termica punctuala [W/K];

R rezistenta termica1D aferenta ariei A [m2K/W];

37

REZISTENTA TERMICA CORECTATA R’ poate fi exprimata prin relatia:

R’ = r . R [W/(m2K)]unde r este coeficientul de reducere al rezistentei termice unidirectionale:

1r = ------------------------------------- [ - ]

R . [ Σ(Ψ . l) + Σχ ]1 + -----------------------------

Atransmitenta termica liniara (Ψ) si cea punctuala (χ) fac o corectie acalculului unidirectional 1D, luind in considerare prezenta puntilortermice constructive sau geometrice – care conduc la disipareafluxului termic bi sau tri-dimensional in zonele cu neomogenitati aleelementelor de constructie.

38

Estimarea si calculul pirderilor termice aditionale.Calculul pierderilor termice aditionale cu programul THERM©

Fiecare punte termica se calculeaza (valoarea Psi) si in final se insumeaza valorile inmultite cu lungimile aferente acestora.

39

CALCULUL TRANSMITANTEI TERMICE LINIAREutilizand fluxul termic Φ determinat in 2D:

Φ Bψ l = ------ - -------- [W/(m . K)]

∆θ Runde:R rezistenta termica in camp curent, determinata prin

calcul 1D,

B latimea de referinta pentru calculul fluxului termicΦ, care depinde de conventia adaptata pentrucalculul ariei de transfer termic in calcululunidirectional.

Diferenta intre cei doi termeni reprezinta corectiacalculului unidirectional cu componentabidirectionala.

Impactul puntilor termice se evalueaza prin intermediul: transmitantelor termice liniare ψ (W/mK) si lungimilor puntilor termice

liniare (in metri), transmitantelor termice punctuale χ (W/K) si numarul puntilor termice

punctuale (n).

Se adauga transmitantei termice unidirectionale U a elementului deconstructiei.

In cazul detaliilor care sunt punti termice liniare, pentru care valoareacoeficientilor ψ sunt mai mici decat 0,01 W/mK, se poate stabili caefectul acestora poate fi neglijat. La cladirile cu consumuri energeticereduse detaliile trebuie sa fie de acest tip.

40

Estimarea si calculul pierderilor termice aditionaleValori aditionale la transmitanta termica unidirectionala - valoarea U

Calculul Ariei si Volumului – conventie aleasa conform cu EN ISO 13789:

DIMENSIUNE INTERIOARA TOTALA

41

Estimarea si calculul pirderilor termice aditionaleValori aditionale la transmitanta termica unidirectionala - valoarea U

42

COEFICIENTUL DE TRANSFER TERMIC LINIAR

(TRANSMITANŢĂ TERMICĂ LINIARĂ Ψ)

AL UNEI PUNŢI TERMICEsursa: contract nr. 434/22.12.2009 (elaborator: UAUIM-CCPEC nr 23/2009, beneficiar MDRT) – Catalog de punti

termice la cladiri – Studiu documentar, sef de proiect conf. dr ing. Mihaela Georgescu, capitol elaborat impreuna cu conf. dr. ing. Viorica Demir)

Chiar dacă, în zona de câmp a părţii opace aunui perete exterior, alcătuirea esteomogenă fizic şi geometric, pe tot perimetrulsău există legături fizice şi funcţionale şideci punţi termice.Dacă peretele exterior are şi un gol defereastră sau uşă-fereastră, de-a lungulîntregului contur al acestuia se realizeazăefecte de punte termică.

În aceste condiţii, rezistenţa termică acâmpului nu oferă practic nici o informaţieimediat utilizabilă despre performanţa realăa peretelui de a proteja termic eficient şieconomic încăperea căreia îi este asociat.

Noţiunea clasică de „rezistenţă la transfertermic” este inoperabilă în cazul elementelorde anvelopă reale.

Ea este legată de o caracteristică termofizicăcare îşi are originea în rezultatele integrăriianalitice a ecuaţiei diferenţiale a conducţieitermice în regim staţionar printr-un elementde tip placă plană infinită, de grosimeconstantă şi structură omogenă, ca urmare,este o caracteristică asociată unui elementpur teoretic, mai exact unei porţiuni dinaceasta, de arie 1 m2.

În cazul elementelor reale, cu legături şialcătuire fizică complexă, se poate vorbi deo rezistenţă termică echivalentă saucorectată.Semnificaţia fizică a acestei caracteristiciconvenţionale, cu notaţia R’ înreglementările româneşti, este următoarea:„Rezistenţa termică corectată, R’ a părţiiopace a unui element de anvelopă, esterezistenţa termică a unei plăci planeomogene de aceeaşi arie cu cea a părţiiopace a elementului de anvelopă şiechivalentă cu aceasta din punctul devedere al pierderilor de căldură la odiferenţă de 1 K între temperaturile celordouă medii separate”

Noţiunea de transmitanţă termică (U) sereferă la suprafaţa unitară a unei zone „decâmp” a unui element de anvelopă, zonăcare are structura monostrat sau multistrat.Este, deci, vorba de o transmitanţă termică„de suprafaţă”, deşi acest lucru nu esteprecizat explicit.

Semnificaţia fizică a caracteristicii U esteaceea de flux termic disipat printr-o zonă deplacă, de grosime constantă, de arie 1 m2,când între temperaturile θi şi θe ale mediilorseparate există o diferenţă de 1 K.

Orice punte termică înseamnă, pe timp deiarnă, pierderi suplimentare de clădură.Cuantificarea acestora pentru o lungimeunitară se realizează cu ajutorulcoeficienţilor de transfer termic liniari saude transmitanţă termică liniară.

Prin analogie cu U, se poate defini o„transmitanţă termică liniară”, asociată uneizone de punte termică liniară şi o„transmitanţă termică punctuală” asociatăunei punţi termice locale, punctuale.Notaţiile utilizate pentru aceste douăcaracteristici termofizice sunt Ψ şi respectivχ iar unităţile lor de măsură sunt [W/mK] şirespectiv [W/K].

A. Norma românească (C107)

Cu ajutorul unui program de calculspecializat se poate afla câmpul detemperaturi. Tot programul de calculpune la dispoziţie valoarea fluxului decăldură care traversează, de la interiorspre exterior, elementul de anvelopă.

Fluxul termic astfel obţinut (Φ*) reprezintăintegrarea suprafeţei (θi - θsi) pe aria egalăcu 1,00 x (b1 + b + b2),deci pe un metru lungime de punte şi petoată lungimea zonei de influenţă a punţii.

In normativul românesc (C107)semnificaţia coeficientului ψ este aceea a„suplimentului de flux termic caretraversează conductiv zona de puntetermică, faţă de situaţia ideală în careaceastă zonă ar avea rezolvarea celei decâmp curent”, fie, în cazul analizat, zonade câmp curent, cu cea mai mare arie înelevaţia peretelui, zona de câmp 2 .

În aceste condiţii, fluxul total Φ* poate fiscris sub forma:

Φ*=Φcâmp+ΔΦ = ∆θ(b1+b+b2)/R2+ΨΔθ (1)unde:Rcâmp 2 = Rsi + Σd/λ + Rse

Δθ = θi - θe

De remarcat că în figura anterioara, ΔΦeste asociat zonei haşurate.Din expresia (1) rezultă că:ψ = Φ* /(θi - θe) - (b1+b+b2)/R2 (2)

Sau:

ψ = Φ* /(θi - θe) – B/R (3)

Pentru un element de anvelopă în ansamblul său,fluxul termic care îl străbate, în regim staţionar,este format dintr-un flux termic de câmp (Φcâmpsau Φsupr.) şi din suma tuturor fluxurilor termicesuplimentare de tip ΔΦ.

Φopac = Φsupr.+Φliniar = (θi – θe) [ A/R2 +ΣΨl] [W]Φopac = A (θi – θe)/R’

R’ = A (θi – θe) / Φopac == A (θi – θe) / (θi – θe) [A/R2+ ΣΨl] == A/(A+R2 ΣΨl/R2)= R2[A/(A+R2 ΣΨl)]= = R2(1/[1+(R2 ΣΨl)/A] = rR2 (4)

B. Norma francezaIn norma franceză semnificaţiacoeficientului ψ este aceea a fluxuluitermic imputabil unui metru liniar depunte termică; acesta înglobează, într-unmod neexplicit, toate influenţele -indiferent de cauză – ce derivă dinbidirecţionalitatea transferului conductivde căldură prin zona de punte termică,este vorba de fluxul termic Φ şi carecorespunde zonei haşurate din figuraurmatoare.

In aceste condiţii, fluxul total Φ* poate fiscris sub forma:

Φ* = Φ1 + Φ2 + Φ = (b1/R1 +b2/R2)Δθ + ψΔθψΔθ = Φ* - (b1/R1 +b2/R2)Δθ

ψ = Φ*/ Δθ - (b1/R1 +b2/R2)

Ca şi în modelul românesc, Φ* reprezintăintegrarea suprafeţei (θi - θsi) pe ariaegală cu 1,00 x (b1 + b + b2), deci pe unmetru lungime de punte şi pe toatălungimea zonei de influenţă a punţii.

Φopac = A x Δθ x 1/R’R’ = (A x Δθ)/ Φopac ;unde A = aria câmpului (până la punţi).

Se observă că:

Valorile ψ din modelul francez au altăsemnificaţie fizică în comparaţie cu cele dinmodelul românesc, deci şi alte valori;

Aria A din expresiile de mai sus, diferă de ariaA din modeul românesc;

Şi la acest model se suprapun efectele punţilorcare se intersectează;

R’ din cele două modele trebuie să aibă valoriegale.

Conform prevederilor din standardele europene (ENISO 10211) modelul geometric utilizat pentru calcululinfluenţei punţilor termice asupra rezistenţei termice,este împărţit în mai multe celule, fiecare cu un punctcaracteristic (denumit nod).

Prin aplicarea legilor conservării energiei (div q = 0) şi alegii Fourier (q = - λ grad θ) şi ţinând seama decondiţiile la limită, se obţine un sistem de ecuaţii careeste o funcţie de temperaturile din noduri.Prin rezolvarea acestui sistem de ecuaţii, fie printr-oprocedură de rezolvare directă, fie printr-o metodăiterativă, se obţin temperaturile nodurilor pe bazacărora poate fi determinat câmpul de temperatură.

Pe baza distribuţiei de temperatură, fluxurile termicepot fi calculate aplicând legea Fourier.

Densitatea fluxului termic, q, perpendicular pe interfaţa dintreo celulă de material şi mediul ambiant adiacent trebuie săsatisfacă relaţia:

q = (θ - θs)/Rsîn care:θ temperatura de referinţă interioară sau exterioară;θ s temperatura suprafeţei interioare sau exterioare;Rs rezistenţa superficială interioară sau exterioară.

Planurile de secţionare trebuie să fie adiabatice (flux termicnul).

Repartizarea temperaturii pe fiecare celulă de material trebuiecalculată prin interpolare între temperaturile nodurilor.Este suficientă o interpolare liniară.

PROGRAME DE CALCUL PENTRU EVALUAREA INFLUENTEI PUNTILOR TERMICE

SE FOLOSESC :– 29 softuri– 17 3D– 12 2D– 7 free/open source– 4 HAM-T– 7 M-Phys

SUNT VALIDATE :• EN ISO 10211:2007 -- 6 softs• EN ISO 10211-1:1995 -- 2 softs

Concluzii :Oferta este mare dar nu se face o validare si updatare sistematica

EXEMPLE DE PROGRAME DE CALCUL

EXEMPLE DE PROGRAME DE CALCUL

ATLASE DE PUNTI TERMICE

CARACTERIZARE:

1. Limba2. Numar de detalii: de la 100 la 100003. Tipuri de cladiri: locuinte, industriale, comerciale,

pasive,…4. Flexibilitate :

– Variatia parametrilor (grosime, conductivitatetermica,…) pentru fiecare detaliu

– Atlase electronice care permit recalculare exacta adiverselor variante

5. Fac parte din reglementarea tehnica PEC

Concluzii si recomandari la nivel european

Concluzii :• Exista multe programe de calcul bune dar nu toate sunt validate• Exista multe atlase dar nu sunt traduse

Recomandari :• Member States : se vor cere prin reglementarile PEC utilizarea softurilor

validate• ISO/CEN : se vor perfectiona standardele:

• se va corija cazul 3 si va creste numarul cazurilor prevazute pentru validare: geometrie curba, transfer termic prin sol,…• se vor integra intr-un singur document toate standardele conexe

• Se vor traduce in engleza atlasele de punti termice• Dezvoltatorii de Software: vor valida produsele in conformitate cu cazurile

prevazutre in EN ISO 10211: 2007

PROGRAM DE CALCUL CAMPURI DE TEMPERATURA - THERM

67

Punţi termice

Program de modelare a transferului termic plan (bidimensional, 2D)

http://windows.lbl.gov/software/therm/therm.html

PROGRAMUL DE CALCUL CAMP DE TEMPERATURI - THERM

68

Punţi termice

o Se pregăteşte modelul (secţiune plană, orizontalăsau verticală) în AutoCAD şi se exportă în formatDXF ver. 12

o Se importă modelul în Therm (ca underlay)

o Se alocă materiale tuturor zonelor diferite dinsecţiune

o Se definesc condiţiile de contur (temperaturaaerului şi coeficientul de schimb superficial decăldură) şi conturul pentru determinarea valorilor U

o Se efectuează calculul

DETERMINARE Ψ

69

Φ Fluxul termic total

∆T Diferenţa de temperatură

B Lungimea de calcul (conform convenţiei)

R Rezistenţa termică unidirecţională (câmp curent)

RB

T−

∆Φ

=Ψ

DETERMINARE Ψ

70

Punţi termice

In Therm:

este dată valoarea U, asociată unei lungimi l

deci

iar

TlU

∆⋅Φ

=

TlU ∆⋅⋅=Φ

RBlU −⋅=Ψ

Vizualizarea puntilor termice• Modele 2D si 3D• Imagini termografice

Solutii practice

71

Valori precalculate ψ pentru detaliile uzuale sunt cuprinse in- Cataloage de punti termice- Valori implicite conform EN ISO 14683

72

73

Valori precalculate ψ pentru detaliile uzuale sunt cuprinse in “Cataloage de punti termice” sau

Valori implicite conform EN ISO 14683

74

76

77

78

79

1

2

Ti

Te

1215

4d

11,

5

Tsi min

Ti

Te

11,

5

Tsi min

1

2

d Tsi min Ψ1 Ψ2

[m] [°C] [W/(m·K)] [W/(m·K)]0 2,40 0,6223 0,56542 9,45 0,3365 0,31634 12,36 0,2324 0,22206 13,98 0,1786 0,17208 15,02 0,1458 0,141110 15,75 0,1237 0,120212 16,28 0,1078 0,105114 16,69 0,0959 0,093616 17,01 0,0866 0,084718 17,28 0,0792 0,077520 17,49 0,0731 0,0716

80

1

2

Ti

Te

1215

4d

11,

5

Tsi min

12

6

d [cm]

Tsi min[°C]

0,2

0,4

0,6

W/(mK)

d [cm]

1

1

Estimarea si calculul pirderilor termice aditionale.Calculul pierderilor termice aditionale cu programul THERM©

Fiecare punte termica se calculeaza (valoarea Psi) si in final se insumeaza valorile inmultite cu lungimile aferente acestora.

Transmitanta termica liniara – valoarea psi – Ψ

Ψ perete exterior = 2 x 0,12 W/(mK) Ψ perete exterior = 2 x 0,07 W/(mK)

81

Transmitanta termica liniara – valoarea psi – Ψ

Ψ perete exterior= 0,36 W/(mK) Ψ perete exterior= 0,01 W/(mK)

82

Transmitanta termica liniara – valoarea psi – ΨΨ = 0,09 (perete exterior) + 0,60 (planseu peste subsol) W/(mK) Ψ = 0,18 (perete exterior) + 0,13 (planseu) W/(mK)

83

Linear thermal transmittance – Ψ

Ψ = 0,29(perete exterior) + 0,44(planseu peste subsol) W/(mK) Ψ=0,08(perete exterior) + 0,12(planseu) W/(mK)

84

Linear thermal transmittance – Ψ

Ψ = 0,27 (perete exterior) + 0,12 (planseu pod) W/(mK) Ψ=0,27 (perete exterior) + 0,70 (planseu pod) W/(mK)

85

86

Cladire investigata inainte de reabilitare – imagini foto si termografice

87

Fatada posterioara a cladirii dupa reabilitarea termica

88

Li3

Li1

Li2

0.5

9.0 °C

2

4

6

8

FLIR Systems

°C

123456789

Label Cursor Min Max AvgLi1 - 1.7 2.6 2.1Li2 - 2.7 4.0 3.3Li3 - 2.7 14.0 4.7

Imagini in infrarosu a cladirii investigate, dupa reabilitarea termica

89

Fatada principala a cladirii dupa reabilitare termica

DETALIU:

CASA PASIVA

“in conditii climatice din Romania“

Punte termica la imbinarea cu planseul pe sol

90

DETALIU:

CASA PASIVA

“in conditii climatice din Romania“

91

92

93

94

CONCLUZII PRIVIND EFICIENTA ENERGETICA A CLADIRILOR

• In cladirile noi este posibil sa fie atenuat efectul puntilor termice.

• La cladirile existente, slab termoizolate, fluxul termic disipat prinelementele de anvelopa, datorat puntilor termice, este mai putinsemnificativ in comparatie cu cel total.

• Prin prevederea termoizolatiei la exterior se poate diminua considerabilefectul puntilor termice.

• Puntile termice care raman in cazul termoizolarii la exterior sau la interiorsunt acceptabile in ceea ce priveste economia de energie.

• Reabilitarea energetica a cladirilor existente este fezabila economic chiarin conditiile in care mai raman punti termice.

95

CATALOG DE PUNTI TERMICE PENTRU CLADIRI 2012

ELABORAT UAUIM, coordonat Conf. dr. ing. Mihaela Georgescu

BENEFICIAR MDRT, responsabil ing Catalina Butoianu

REZOLVARI DETALII BALCON

DISPOZITIVSchöck Isokorb®

TRANSFER TERMIC PRIN PLACA DE BALCON

ψe= 0,94 W/(mK) ψe= 0,20 W/(mK)

IZOLARE LA PARTEA SUPERIOARA PLACA DE BALCON CU DISPOZITIVSchöck Isokorb®

PUNTI TERMICE NEIZOLATE

ELEMENT HIDROFOB PENTRU CORECTAREA PUNTII TERMICE

Hydrophobic (conform DIN 4108-3)

Doua tipuri: NovomurNovomur usor

Clasa de rezistenta: 20 N/mm² sau 6 N/mm²

λeq,vertical= 0.29 W/mK or 0.19 W/mK

Aspectul B: temperaturi superficiale interioareevitarea formarii mucegaiului – temperaturile pe

suprafetele interioare ale elementelor de anvelopa trebuie sa fie mai mici decat

temperatura punctului de roua(va urma…..)

120

Surse de informare/reglementari

121

Bibliografie

1. EN ISO 10211: Thermal bridges in building construction – Heat flows and surface temperatures – detailed calculations (ISO 10211:2007), CEN, 2007

2. EN ISO 10456: Building materials and products - Hygrothermal properties - Tabulated design values and procedures for determining declared and design thermal values (ISO 10456:2007), CEN, 2007

3. EN ISO 6946: Building components and building elements – Thermal resistance and thermal transmittance – Calculation method (ISO 6946:2007),CEN, 2007

4. EN 673: Glass in building – Determination of thermal transmittance (U value) – Calculation method, CEN, 1997

5. EN ISO 10077-2: Thermal performance of windows, doors and shutters – Calculation of thermal transmittance – Part 2: Numerical method for frames (ISO 10077-2:2003), CEN, 2003

6. EN ISO 13788: Hygrothermal performance of building components and building elements – Internal surface temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation – Calculation methods (ISO 13788:2001), CEN, 2001

7. EN ISO 13789: Thermal performance of buildings - Transmission and ventilation heat transfer coefficients - Calculation method (ISO 13789:2007), CEN, 2007

8. EN ISO 13370: Thermal performance of buildings - Heat transfer via the ground - Calculation methods (ISO 13370:2007), CEN, 2007

9. EN ISO 10077-1: Thermal performance of windows, doors and shutters - Calculation of thermal transmittance - Part 1: General (ISO 10077-1:2006), CEN, 2006

10. EN ISO 14683: Thermal bridges in building construction – Linear thermal transmittance – Simplified methods and default values (ISO 14683:2007), CEN, 2007

122

AnTherm, http://www.kornicki.de/antherm/index.htm

Argos, http://www.zub-kassel.de/software/argos

Bisco, www.physibel.be

Bistra, www.physibel.be

Champs-bes, http://beesl.syr.edu//champs.htm

David32, http://www.gadbyggnadsfysik.se

Delphin, http://bauklimatik-dresden.de/delphin/index.php

Flixo, http://www.infomind.ch/bph/en/services/

FramePlus, http://www.enermodal.com/

HAMLab, http://sts.bwk.tue.nl/hamlab/

Heat2, http://www.buildingphysics.com/index-filer/heat2.htm

Heat3, http://www.buildingphysics.com/index-filer/Page691.htm

KOBRA v3.0w, www.cstc.be/go/kobra (French) or www.wtcb.be/go/kobra (Dutch)

KOBRU86, www.physibel.be

Sectra, www.physibel.be

RadTherm, http://www.thermoanalytics.com/products/radtherm/

Solido, www.physibel.be

TAS ambiens, http://www.edsl.net/

Therm, http://windows.lbl.gov/software/therm/therm.html

123