CAP

CAP. 7 CONDIII CLIMATICE DE CALCUL

7.1 CLIMATUL INTERIOR AL CLDIRILORFactorii principali care concur la definirea confortului interior n construciile de locuit i sociale sunt temperatura interioar i temperatura medie a suprafeelor interioare ale elementelor de construcie care delimiteaz ncperile, umiditatea i viteza de micare a aerului. Condiiile confortului interior se realizeaz pentru anumite rapoarte ntre aceti parametri.Din punct de vedere fiziologic confortul termic se realizeaz la temperatura aerului interior ntre 21 22C, la o umiditate relativ cuprins ntre 30 i 70% i la o vitez de micare a aerului sub 0,100,15 m/s. Pentru a ndeplini condiiile confortului termic diferena Tr ntre temperatura aerului interior Ti i cea radiant Tr nu trebuie s depeasc o valoare admisibil Tradm, stabilit pe baza unor date statistice de igieniti, n funcie de ocupaia, sexul, vrsta, rasa i obiceiurile persoanelor analizate.

In acest sens, mrimile care manifest o influen hotrtoare asupra temperaturii medii de radiaie sunt suprafeele ferestrelor i ale corpurilor de nclzire, care au valori extreme. Pentru realizarea confortului, temperaturile suprafeelor radiante mari trebuie s fie puin diferite de temperatura aerului ncperii. Astfel, n cazul aerului staionar confortul se poate considera ideal atunci cnd temperatura aerului i temperatura medie de radiaie a suprafeelor care limiteaz ncperea este de

+ 18,5C. Dac temperatura medie a suprafeelor interioare ale elementelor de construcie exterioare Tsi difer de aceast valoare, biologii recomand s se ridice temperatura aerului interior Ti pentru compensare cu 2/3 de grad pentru fiecare grad de diferen de temperatur Ti - Tsi, dar numai n intervalul de temperaturi interioare cuprinse ntre + 15 i + 25C. In aceste limite, pentru temperatura aerului interior, se admit tolerane cuprinse ntre +1,5 -2,0C.

In afar de temperatura pereilor trebuie s se in seam i de temperaturile pardoselii i tavanului. Temperaturile prea sczute ale pardoselii produc o rcire inadmisibil de mare a picioarelor. Pardoselile prea calde trebuie, de asemenea, evitate. Cercetrile au artat c temperatura optim a pardoselilor este cuprins ntre +17 si +25C. Temperatura tavanului ntr-o ncpere are, n general, o importan mai mic din punct de vedere al senzaiei de confort, datorit distanei dintre corpul oamenilor i tavan.

Temperatura interioar i viteza aerului din ncpere. Aerul rece n micare produce senzaia de curent, care este extrem de neplcut, n aceast privin este foarte important relaia dintre viteza i temperatura aerului. Dac la o temperatur de +20C deplasarea aerului cu o vitez de 1 m/s produce o senzaie accentuat de frig, aceeai deplasare a aerului la o temperatur de +22 +23C produce o senzaie plcut. La temperatura de +20C, viteza aerului pn la maximum 2025 cm/s produce o senzaie plcut.

Temperatura i umiditatea aerului din ncpere. Cantitatea maxim de vapori de ap coninut n aer, la saturaie, variaz n funcie de temperatur. Influena umiditii aerului asupra senzaiei de confort nu este att de important n comparaie cu a celorlali factori. In general, la temperatura obinuit din ncperile nclzite (+20C), o umiditate relativ pn la 75% produce o senzaie plcut, dar umiditi mai mari produc senzaia de zpueal. La temperaturi mai mari, senzaia de zpueal se resimte chiar i la o umiditate mai mic.Pentru a se obine o aceeai senzaie, la o cretere a temperaturii cu un grad trebuie s se reduc umiditatea relativ i cu 3% i invers, la o cretere a umiditii relative cu 10%, trebuie s se reduc temperatura aerului cu trei grade.

7.1.1 Confortul termic7.1.1.1 Influena proprietilor termice ale elementelor de construcie exterioare i interioare asupra climatului ncperiiPentru a se realiza un climat interior confortabil este necesar n primul rnd s se pstreze o temperatur convenabil a suprafeei interioare a elementelor de construcie exterioare. Astfel, iarna se observ senzaia de frig chiar la temperaturi interioare de +20C, dac pereii exteriori au suprafaa interioar rece sau dac suprafaa geamurilor este prea mare. Senzaia de rece, datorit radiaiei, se amplific i prin curenii de aer, iar dac se mai formeaz i condens pe perei, atunci se creeaz un climat nesntos care poate provoca mbolnvirea organismului.

In timpul verii, pereii supranclzii datorit radiaiei solare din timpul zilei, pot pstra n timpul nopii o temperatur ridicat, chiar la temperatura normal a aerului din ncpere, dnd o senzaie de zpueal.

In cazul n care instalaia de nclzire funcioneaz n regim intermitent, modul de alctuire a elementului de construcie are o importan deosebit, ntruct temperatura suprafeei interioare, care condiioneaz senzaia de confort, poate avea variaii foarte mari, mai ales la elemente cu inerie termic mic. In acest caz, pe baza analizei modului de utilizare a ncperilor, se recomand ca la construirea cldirilor s se ia urmtoarele msuri:a) dac a fost prevzut o durat redus de utilizare a ncperilor, elemente de construcie exterioare adoptate vor avea la partea interioar materiale izolante cu inerie termic mic, astfel nct s permit creterea rapid a temperaturii suprafeei interioare i deci asigurarea imediat a condiiilor de confort;b) dac a fost prevzut o durat mare de utilizare a ncperilor, elementele de construcie exterioare adoptate vor avea la partea interioar materiale izolante cu inerie termic mare, care s acumuleze cldura n timpul funcionrii instalaiei de nclzire i s o redea n ncpere n timpul perioadei de ntrerupere a nclzirii.Aceste msuri contribuie la pstrarea unei temperaturi a suprafeei interioare suficient de ridicate i deci la asigurarea unor condiii de confort minimale.7.1.1.2 Influena nclzirii asupra climatului ncperii

Aparatele de nclzit transmit de obicei cldura prin radiaie i prin convecie, transmiterea prin conductivitate termic fiind nensemnat. Transmiterea cldurii prin convecie depinde, n primul rand, de temperatura pe care o au suprafeele aparatelor de nclzit; transmiterea prin convecie crete mai puin dect transmiterea prin radiaie atunci cnd temperatura suprafeelor de nclzit crete; n cazul instalaiei de nclzire cu aer cald, diferena dintre temperatura aerului din apropierea tavanului i temperatura aerului din apropierea pardoselii este foarte mare.La instalaiile de nclzire cu radiatoare cu ap cald aceast diferen este mult mai redus. Sobele transmit prin radiaie o parte relativ mare a cldurii (6070%) care este absorbit de pardoseal i face ca temperatura acesteia s fie mai mare dect temperatura aerului din vecintate. Din acest punct de vedere, repartiia cea mai uniform a temperaturii se constat la instalaiile de nclzire prin panouri radiante montate n tavan sau n pardoseal.7.1.2 Caracteristicile recomandate pentru climatul interior

Temperatura aerului interior i a suprafeelor interioare ale elementelor de construcie, care dau un minimum de confort ncperilor de locuit i ncperilor cldirilor publice cu condiii tehnico-sanitar-igienice speciale, cum ar fi de exemplu spitale, grdinie, cree etc., unde umiditatea relativ este de maximum 50%, a fost normat dup cum urmeaz:a) temperatura aerului interior, Ti= + 18 20C;b) temperatura suprafeei interioare a pereilor exteriori s nu scad cu mai mult de 6 0C fa de temperatura aerului interior;c) temperatura tavanului s nu scad cu mai mult de 4,5 0C fa de temperatura aerului interior;d) temperatura pardoselii s nu scad cu mai mult de 2,5 0C fa de temperatura aerului interior.Pentru ncperile cldirilor publice cu regim normal de climat interior, de exemplu teatre, cinematografe, scoli, cluburi, gri, cldiri social-sanitare etc., n care umiditatea relativ este de maximum 5060%, condiiile de temperatur sunt urmtoarele:a) temperatura aerului interior, Ti= +16 18C;b) temperatura suprafeei interioare a pereilor exteriori poate fi cu cel mult 7 0C mai sczut dect temperatura aerului interior;c) temperatura tavanului poate fi cu cel mult 5,5 0C mai sczut dect temperatura aerului interior;d) temperatura suprafeei pardoselii poate fi cu cel mult 2,5 0C mai sczut dect temperatura aerului interior.7.2 CLIMATUL EXTERIOR

Starea atmosferei ntr-un punct i pentru o perioada scurt de timp poate fi exprimat cu ajutorul ctorva mrimi fizice: temperatura i umiditatea aerului, cantitatea de precipitaii, viteza vntului i presiunea atmosferica, denumite elementele meteorologice principale ale climei, la care se mai adaug starea de electrizare a atmosferei, radio activitatea, compoziia chimic, coninutul de bacterii, suspensiile, etc. Elementele meteorologice variaza n timp sub influena factorilor climatici: radiaia solar, natura terenului, relieful, vegetaia, circulaia general a aerului, altitudinea, apropierea mrii.Temperatura aerului prezint variaii periodice (diurne i anuale) i neperiodice (accidentale). Variaia diurn este rezultatul schimbului de cldur ntre suprafaa terestr i atmosfer. Ziua, scoara se nclzete datorit fluxului de energie adus de radiaia solar, iar noaptea se rcete din cauza pierderilor cauzate de radiaia nocturn. Dac nu se produc curenti de aer rece sau cald adus de vnt, vremea se menine neschimbat, iar temperatura aerului n interval de 24 ore prezint o variaie sinusoidal. In aceste conditii (vremea neschimbat) amplitudinea variaiei diurne a temperaturii aerului este mai mare vara (1015 oC), dect iarna (35oC).

- Variaia anual depinde de o serie de factori ntre care insolaie, radiaia scoarei terestre, latitudinea geografic, natura suprafeei terestre, nebulozitatea, regimul precipitaiilor,etc. Amplitudinea variaiilor anuale este mai mare n interiorul continentului i mai mic n apropierea mrii.

- Variaiile neperiodice sunt cauzate de ptrunderea unor mase de aer polar sau tropical, precipitaii, vnt, nebulozitate etc. Durata obisnuit a unor astfel de variaii este de una pn la patru zile, adic timpul necesar pentru modificarea cmpului baric continental.

In cadrul higrotermicii construciilor, condiiile climatice locale se consider prin intermediul parametrilor climatici exteriori. Elementele exterioare de construcie (faade, acoperiuri) se afl sub influena direct a condiiilor climatice care depind, n primul rnd de amplasament. Pentru evaluarea performantelor higrotermice ale acestor elemente, se utilizeaz valori convenionale ale parametrilor climatici privind :

temperatura convenionala pentru perioada de iarn;

temperatura convenional pentru perioada de var;

intensitatea radiaiei;

temperatura echivalent innd seama de schimbul de cldur prin radiatie ntre construcie i mediul nconjurtor.Separat de aceastala calculul energiei necesare pentru satisfacerea condiiilor de igien i confort pe o durata lung, se foloseste numrul de grade-zile sau grade-ore, stabilit de asemenea n funcie de amplasament, dar innd seam i de temperatura interioar din cldire.7.2.1. Zonarea climatic a teritoriului in perioada de iarnTemperatura convenional de calcul pentru perioada de iarn (Te) are la baz studii statistice i reprezint un nivel de temperatur care nu este depit n sens negativ un timp mai ndelungat dect un numr de zile stabilit prin convenie. Temperatura convenional (Te) este o valoare reprezentativ, util pentru stabilirea: puterii necesare a instalaiei de nclzire; majoritii performanelor higrotermice ale elementelor de construcie aparinnd anvelopei exterioare (distribuii de temperatur etc.).Teritoriul rii a fost mprit n patru zone unde se disting urmtoarele temperaturi convenionale : -12 o C, -15 oC, -18C i -21C.Trebuie observat c temperaturi mai coborte apar destul de frecvent iarna i c termometrul coboar, foarte rar chiar pn sub -40 C. Pentru perioade, relativ scurte, se admite o reducere a gradului de confort, prelungirea de funcionare a surselor intermitente de nclzire, aplicarea unor msuri temporare de protecie la geamuri i ui etc.

7.2.2 Zonarea climatic a teritoriului n perioada de varPentru verificarea higrotemic a construciilor, n perioada de var se consider dou mrimi: temperatura aerului exterior (T e) la umbr la ora 14 i n luna cea mai clduroas;

temperatura convenional de calcul pentru perioada, de var (T e,conv) prin care se ine seam i de efectul radiaiei solare asupra elementului de construcie.

Teritoriul Romniei este mprit n trei zone climatice cu temperaturi convenionale de calcul de var T e ntre 22C28C. Aceasta este considerat temperatura Ia umbr.

Fig. 7.1 Zonarea teritoriului pentru perioada de iarn

Fig.7.2 Zonarea teritoriului pentru perioada de var7.2.3Grade-zlleNumrul de grade-ore sau grade-zile N pentru nclzire s-a determinat pe baza unui tip de curbe denumite ierni medii convenionale, delimitate de durata medie a temperaturilor aerului exterior, clasate dup mrime, frecven i durat, pe o perioad de 2025 ani.Numrul de grade-ore sau grade-zile, specific unei localiti este dat de suprafaa cuprins ntre curba iernii medii convenionale, temperatura exterioar i temperatura interioar de 20C, pentru durata medie anual a temperaturii corespunztoare temperaturii exterioare de 10C.

Numrul de grade-zile (N) reprezint suprafaa expus ntre curba de variaie a temperaturii medii exterioare (Te) i temperatura interioar medie (T i) a ncperii (cldirii) nclzite, reprezentat de o dreapt (fig. ).Fig.7.3 Schem de calcul a numrului de grade-zile, Teo - temperatura exterioar la care nceteaz distribuirea clduriiNumrul de grade-ore se obine prin nmulire cu 24. Numrul de grade-ore, considernd numai 3 zone climatice i temperatura interioar de 20C, are urmtoarele valori:

- zona l66580 grade-ore- zona II81360 grade-ore- zona III95330 grade-oreNumrul de grade-ore sau de grade-zile N este folosit la calculul consumului de combustibil n perioada de nclzire a construciilor.7.2.4 Alte condiii climaticePentru calculul higrotermic al construciilor mai sunt necesare date referitoare la umiditatea aerului exterior, cantitatea de precipitaii i viteza vntului.

7.2.4.1 Umiditatea relativ de calcul a aerului exterior

Umiditatea de calcul a aerului exterior n timpul iernii este de 85% iar cea de var este de 70%, indiferent de zona climatic privind temperatura aerului exterior. Umiditatea relativ a aerului exterior servete de asemenea la calculul la difuziunea vaporilor a elementelor exterioare de construcie.

7.2.4.2 Viteza de calcul a aerului exterior

Viteza de calcul a aerului exterior pe perioada de iarn se consider egal cu viteza medie a vntului pe direcia dominant n luna ianuarie, a crui frecven reprezint cel puin 16%. Viteza de calcul a vntului se stabilete pentru fiecare localitate din ar i pentru cldiri cu nlimea maxim de 15,00 m. Pentru cldiri cu nlimea de 15,0030,00 m aceast valoare se majoreaz cu 15%, iar pentru cldiri cu nlimea de 31 0050,00 m respectiv cu 40%.

Viteza de calcul a aerului exterior servete la calculul permeabilitii la aer a elementelor exterioare de construcii i a elementelor exterioare ventilate.

Fig. 7.4 Direcii dominante ale vntului pe teritoriul Romniei