2.5.Coeficientul de transfer termic global si rezistenta la transferal termic global al ingradirilorIn cazul cind ingradirea este compusa din mai multe straturi din material omogen perpendicular pe directia fluxului termic(fig. 1), fluxul termic, miscindu-se de la aerul interior spre cel exterior, va infrunta succesiv rezistentele termice de receptive a caldurii de conductive prin toate straturile omogene si de cedare a caldurii.In legatura cu aceasta expresia pentru rezistenta termica globala se va scrie:

Notind suma rezistentelor conductiei termice ale straturilor material prin , formula urmatoare poate fi scrisa mai compact pentru orice numar de straturi:

iar coeficientul de transfer termic global al ingradirii de acest tip se va calcula cu aceeasi formula .In cazul cind ingradirea este alcatuita din zone de material omogen paralel cu directia fluxului termic (fig. 2) rezistenta termica globala poate fi calculate cu formula:

Fig.1fig.2

In care sunt ariile suprafetelor perpendicular pe directia fluxului termic ale zonelor componente, ( b - lungimea peretelui in planul perpendicular pe fluxul termic);

- rezistentele conductiei termice ale straturilor corespunzatoare suprafetelor ,deci In practica se intilnesc ingradiri de inchidere mai compuse decit cele prezentate in fig. 1 si 2. In fig. 3 sunt aratate unele exemple.Cimpul de temperatura si regimul de umiditate in ingradiri, verificarea pericolului de condensare a vaporilor de apa pe suprafata ingradirilorTemperatura pe suprafetele ingradirii. Cunoscind rezistenta termica globala a ingradirii Ro (sau coificientul de transfer termic global K) si temperatorile aerului interior, ti si exterior te, pot fi calculate, destul de simplu, temperaturile pe suprafetele limitrofe ale ingradirii.Pentru fluxul de caldura este valabila ecuatia bilantului termic in ingradire:

Rezolcind aceasta ecuatie in raport cu necunoscuta , vom obtine ca temperature pe suprafata interioara a ingradirii este egala cu:

In mod analog procedam la deducerea formulei de calcul a temperaturii pe suprafata exterioara a ingradirii . Ecuatia bilantului termic pe aceasta suprafata poate fi scrisa in modul urmator:

De unde este egal:

=

Temperatura din interiorul ingradirii. Sa examinam o ingradire din material cu coificientul de conductibilitate termica si grosimea scaldata din partea stinga de aerul interior cu temperature si din partea dreapta de aerul exterior cu temperature . Coeficientii de schimb de caldura superficiali sunt respective egali ci la suprafata interioara si la suprafata exterioara.

In regim stationar cantitatea de caldura patrunsa de la aerul interior pina la sectiunea arbitrara (in care temperatura ):

este egala cu cantitatea de caldura transferata prin ingradire de la aerul interior la cel exterior

Egalind partile din dreapta ale ecuatiilor Qx si Q si rezolvind expresia obtinuta fata de tx vom avea:

Din ecuatia obtinuta este evident ca graficul variatiei temperaturii in interiorul ingradirii reprezinta o linie dreapta, pentru construirea careia este suficienta de cunoscut coordonatele a doua puncte prin care aceasta trece. Intr-adevar , inlocuind tx prin 0, vom obtine , iar pentru .In figura de mai sus este construit graficul variatiei temperaturii in interiorul ingradirii omogene (monostrat).

In cazul cind ingradirea este compusa din citeva straturi temperature in sectiunea X poate fi calculate cu aceeasi formula .pentru aceasta formula se transcribe in felul urmator:

Unde este suma rezistentelor termice a suprafetei interioare si ale straturilor cuprinse intre aceasta suprafata si sectiunea x:

Pentru ;; obtinem valorile temperaturii In limitele straturilor respective.In figura data este reprezentat graficul variatiei temperaturii in interiorul ingradirii cu mai multe straturi.Dupa cum se vede acest grafic reprezinta o linie frinta compusa din linii drepte in interiorul fiecarui strat.

Rezistenta la permeabilitate la vapori de apa

Materialul elementului de constructive opune rezistenta patrunderii vaporilor de apa prin acesta. Aceasta rezistenta (m2.h.pa/mg) pentru ingradirea cu un strat sau pentru fiecare strat al ingradirii cu mai multe straturi poate fi calculate cu formula:

unde:

- grosimea stratului material al elementului de constructie, m;

-coeficientul de permeabilitate la vaporii de apa a materialului din stratul elementului de constructie, mg/m.h.Pa.Rezistenta la apermeabilitate la vapori a ingradirii cu mai multe straturi este egala cu suma rezistentelor la permebilitate la vapori a fiecarui strat aparte:

Rezistenta la permebiliatate la vapori a suprafetelor ingradirii, precum si a straturilor de aer sunt foarte mici in comparatie cu cele ale straturilor material si de aceea sunt neglijate. Rezistenta la permebilitate la vapori a ingradirii de inchidere (in limitele dintre suprafata interioara si planul condensarii posibile) nu trebuie sa fie mai mica decit marimea ce mai mare dintre urmatoarele doua rezistente la permeabilitate la vapori:a) Rezistenta minima la permebilitate la vaporii ,m2.h.Pa/mg (din conditia neadmiterii acumularii progressive a umiditatii in elementele de constructie de la un an la altul) calculate cu formula:

b) Rezistenta minima necesara la permebilitatea la vapori m2.h.Pa/mg (din conditia limitarii umiditatii materialului elementului de constructie in limitele perioadei cu temperature medii lunare negative). Calculate cu formula:

-elesticitatea vaporilor de apa din aerul interior, la temperature si umiditatea de calcul ale acestuia,Pa;

-rezistenta la permebilitate la vapori a partii elementului de constructie cuprinsa intre suprafata exterioara a elementului de constructie si planul condensarii posibile ;

-elesticitatea medie anuala a vaporilor de apa din aerul exterior,Pa;

-durata(zile) perioadei de acumulare a umiditatii egala cu durata perioadei cu tenperaturi medii lunare negative ale aerului exterior;

-elesticitatea vaporilor de apa in planul condensarii posibile, determinate functie de temperature medie a aerului exterior pe durata lunilor cu temperature medii negative;

-densitatea materialului stratului,unde este posibila condensarea, kg/m3, considerata egala cu densitatea materialului in stare uscata;

-grosimea stratului ingradirii monostrat in care este posibila condensarea (m) considerate egala ku 2/3 din grosimea ingradirii monostrat sau a stratului termoizolant al ingradirii cu mai multe straturi;

-cresterea limita admisibila a umiditatii masice in material,(%) pe durata perioadei de acumulare a umiditatii;E elesticitatea vaporilor de apa (Pa)in planul condensarii posibile a ingradirii timp de un an de exploatare calculata cu formula:

E1, E2, E3 sunt elesticitatile vaporilor de apa(Pa) luate in functie de temperaturile in planul condensarii posibile calculate pentru temperaturile medii ale aerului exterior respectiv in perioadele de iarna, primavera-toamna si vara;Z1, Z2, Z3 durata(luni)perioadelor de iarna, primavera-toamna si vara determinate din anexa 1(8) tinind cont de urmatoarele conditii: Durata perioadei de iarna-sunt considerate lunile cu temperature medie a aerului exterior mai joasa de minus 5 oC; Durata perioadei de primavera-toamna- sunt considerate lunile cu temperature medie a aerului exterior intre -5 oC si +5 oC; Durata perioadei de vara- sunt considerate lunile cu tenperatura medie mai inalta de 5 oC.

-se calculeaza cu formula

Unde -elesticitatea medie a vaporilor de apa in aerul exterior (Pa) pe durata lunilor cu temperature medii lunare negative determinate anexa 1.

Verificarea pericolului de condensare a vaporilor de apa pe suprafata interioara a cladiriiDeosebit de nefavorabila este situatia termica a colturilor exterioare, unde temperature poate sa fie inferioara fata de cea a punctului de roua, ceea ce duce la condensarea vaporilor de apa din aerul interior pe suprafata din coltul exterior al incaperii. Condensarea nu are loc in cazul cind este respectata conditia:

Unde este temperature pe suprafata interioara a coltului exterior, care aproximativ poate fi calculate cu formula:

-este temperature pe suprafata interioara a peretelui plan, calculate cu formula

-temperatura de calcul a aerului exterior care corespunde indicelui de inertie termica D a ingradirii, ;

-temperatura punctului de roua.

Temperature punctului de roua este determinate prin intermediul tabelelor elasticitatii E a vaporilor de apa din aerul interior al incaperii cu temperatura ti .deoarece aerul interior are o umiditate relative , presiune partial de apa in aerul interior va fi:

Aerul cu presiunea partial a vaporilor de apa fiinda racit isi mareste umiditatea relativa, presiunea partiala vaporilor raminind aceeasi.

Punctului de roua ii va corespunde temperature la care pentru aceasta presiune partial a vaporilor de apa umiditatea relative va devein egala cu 100 %. Deci, utilizind aceleasi tabele, considerind , putem determina temperature careia ii corespunde elasticitatea maxima . Aceasta si este temperature punctului de roua corespunzatoare temperaturii si umiditatii a aerului interior.

In cazul kind nu este respectata , apare pericolul condensarii vaporilor de apa pe suprafata din colt a peretelui. Pentru evitarea acestui fenomen pot fi luate urmatoarele masuri: Ingrosarea locala a peretelui si majorarea rezistentei termice globale pina la rezitenta necesara calculate cu formula dedusa din formula

Amplasarea coloanei de incalzire in zona coltului

Calculul regimului de umiditate a elementului de constructiveAcest calcul se efectueaza in reimul de transfer stationar si se tine cont numai de difuziunea de apa prin elemental de constructive. Scopul calcularii prin metoda grafico-analitica este stabilirea pericolului de condensare a vaporilor de apa in interiorul ingradirii de inchidere si zona posibilei condensari.calculul se efectueaza pentru temperature aerului exterior care este egala cu temperature medie a celei mai reci luni a anului.Etapele de calcul sunt urmatoarele:1) Se stabilesc temperaturile pe suprafetele interioara si exterioara, precum si la granitele intre starturi prin intermediul formulei 2) Se determina valorile presiunilor de saturatie E corespunzatoare temperaturilor calculate in p.1 ale vaporilor de apa3) Se determina valorile presiunii partiale a vaporilor de apa in urma difuziunii lor de la aerul interior spre cel exterior calculate in sectiunile de la granite dintre straturi cu formula:

- presiunea partiala a vaporilor de apa din aerul interior la timperatura si umeditatea relative de calcul ale acestora;

- presiunea partiala a vaporilor de apa din exterior la temperatura si umeditatea relativa , luate din anexa 1 si anexa 5respectiv pentru cea mai rece luna;

- rezistenta la permiabilitate la vaporii de apa a ingradirii de inchidere calculate cu formula

- rezistenta la permeabilitate la vaporii de apa a partii din ingradirea de inchidere cuprinsa intre suprafata a ei si sectiunea X , unde se calculeaza presiunea partial 4)

Se traseaza curbele de variatiei a presiunilor de saturatie ale vaporilor de apa si a presiunilor partiale in interiorul ingradirii de inchidere, portiunile de curbe din interiorul fiecarui strat, prezentindu-le rectilinii.

In cazul cind aceste doua curbe nu se intersecteaza, pericolulcondensarii vaporilor si posibilitatea acumularii constructiv a condensului de la an la an in interiorul elementului de constructive nu exista.in figura alaturata este prezentat cazulcind curba intersecteaza curba . Este evident ca in zona evidentiala intre sectiunile A si B din figura data este posibila condensarea vaporilor de apa, deoarece presiunea partial a lor este mai mare decit cea maxim posibila

(curba , in zona evidentiala este conventiala; in realitate ea nu poate trece mai sus de curba ).

In acest caz trebuie verificata posibilitatea evaporarii condensului format in straturile elementului de constructie, precum si umiditatea masica a stratului de constructive ca urmare a condensarii vaporilor de apa si comparata cu cea admisibila. Etapele de calcul al metodei grafico-analitice in vederea studierii pereabilitatii la vaporii de apa a elementelor de constructie si in special calculul cantitatii de apa provenita din condensarea vaporilor in interiorul elementului de onstructive in perioada rece a anului stabilirea cresterii umiditatii masice .

Clasificarea sistemelor de incalzireIn present sunt folosite frecvent sisteme de incalzire central cu apa si abur, sisteme central si locale de incalzire cu aer, precum si incalzirea cu sobe.1. In sistemele de incalzire cu apa aceasta circula in sistem, se raceste in corpul de incalzire si este redusa in generatorul de caldura pentru a fi din nou incalzita.Apa poate fi redusa in generator folosind circulatia naturala sau fortata. In dependent de aceasta sistemele de incalzire cu apa se impart in sisteme cu circulatie naturala (gravitationala) si fortata (cu ajutorul pompelor).

In sistemele de incalzire cu circulatie naturala( fig.1,a) este folosita proprietatea apei de a-si schimba densitatea la racier si incalzire. Intr-un sistem vertical inchis cu repartizarea neuniforma a densitatii, sub actiunea cimpului gravitational al Pamintului ia nastere o presiune de circulatie care provoaca miscarea apei.In sistemele cu circulatie fortata (fig.1, b) se foloseste pompa actionata mecanic pentru majorarea diferentei de presiuni care duce la miscarea apei si astfel in system se creeaza o circulatie fortata.Functie de temperature apei se deosebesc sisteme cu temperature joasa, temperature maxima a apei fiind egala cu tf =70 oC; cu temperature medie (tf =70-100 oC) si cu temperature inalta (tf >100 oC). temperature maxima a apei este limitata in present pina la 150 oC .In dependenta de modul de amplasare a conductelor de racordare a corpurilor de incalzire in plan orizontal sau vertical, sistemele se divizeaza in vertical si orizontale. Functie de schema de racordare a corpurilor de incalzire cu conductele se deosebesc sisteme de incalzire monotubulare (fig.2 a,b) si bitubulare fig.(2 c,d).

In sistemele monotubulare corpurile de incalzire sunt unite cu o conducta si apa circula consecutive prin fiecare corp de incalzire. In sistemele bitubulare apa calda este transportata prin conducta de ducere (tur), iar cea racita- prin conducta de intoarcere (retur).2. In sitemele de incalzire cu abur, in corpurile de incalzire aburul cedeaza caldura latent de vaporizare, condensindu-se. Condensantul este evacuate din corpurile de incalzire si intors in cazanele de abur pentru prelungirea ciclului.Sistemele de incalzire cu abur in dependent de presiunea aburului se impart in sisteme cu presiunea inalta (presiunea absoluta fiind mai mare de 0,17 MPa , aceea ce corespunde temperaturii de vaporizare egala cu 115 oC; cu presiunea joasa ( P=0,105-0,17 MPa) si cu vid (P100o C), ceea ce nu corespunde cerintelor sanitaro-igienice. Imposibilitatea reglarii centralizate calitative. Exploatarea acestora este mai complicate si mai costisitoare decit a sistemelor de incalzire cu apa. Durata de serviciu mai mica in urma coroziunii accelerate in conditiile temperaturii inalte. Zgomot si lovituri in sistem ca urmare a condensarii aburului aflat in cale.

Avantajele sistemelor de incalzire cu aerPosibilitatea combinarii cu sistemul de ventilatie se caracterizeaza prin lipsa in incaperile incalzite a oricaror corpuri de incalzire. Este caracterizata prin lispa inertiei termice, adica asigura incalzirea rapida a incaperii. Exista posibilitatea reglarii calitative centralizate.Dezavantajele:Sectiuni mari ale canalelor (conducte de aer). Pierderi inutile, mari de caldura in cazul amplasarii conductelor magistrale in incaperi neincalzite. Sunt caracterizate prin capacitatea de acumulare termica mica , ceea ce face posibila racirea rapida a incaperii in cazul scoaterii sistemului din functiune.