Instalatii ventilare

8/12/2019 Instalatii ventilare

1/182

CONFORTUL TRAINING BOTOANI

SUPORT CURS - TEHNICIAN INSTALATOR PENTRU CONSTRUCII


2/182


3/182

TEHNICIAN INSTALATOR PENTRU CONSTRUCII

INSTALAII DE VENTILARE SUPORT CURS calificare Nivel 3 1

C U P R I N S

CAPITOLUL 1 INTRODUCERE 1

1.1. GENERALITI 11.2. CLASIFICAREA INSTALAIILOR DE VENTILARE I CLIMATIZARE 1

1.2.1 CLASIFICAREA DUP MODUL DE VENTILARE A AERULUI 1

1.2.2 CLASIFICAREA DUP EXTINDEREA ZONEI VENTILATE 2

1.2.3 CLASIFICAREA DUP DIFERENA DE PRESIUNE DINTRE INTERIORUL I EXTERIORULNCPERII VENTILATE

3

CAPITOLUL 2 AERUL, AGENT DE LUCRU N INSTALAIILE DE VENTILARE SI CLIMATIZARE 52.1 AERUL ATMOSFERIC 5

2.1.1 GENERALITI 5

2.1.2 COMPOZIIA AERULUI ATMOSFERIC 6

2.2 AERUL UMED 72.2.1 MRIMI CARACTERISTICE AERULUI UMED 7

2.2.1.1 PRESIUNEA AERULUI 7

2.2.1.2. TEMPERATURA AERULUI 7

2.2.1.3. UMIDITATEA AERULUI 8

2.2.1.4. DENSITATEA AERULUI UMED. 9

2.2.1.5. CLDURA MASIC A AERULUI UMED cP 9

2.2.1.6. ENTALPIA AERULUI UMED h. 10

2.2.2. DIAGRAMA h-x PENTRU AERUL UMED 10

2.2.3. PROCESE SIMPLE DE TRATARE A AERULUI 12

2.2.3.1. TRATAREA AERULUI CU SCHIMBTOARE DE SUPRAFA (USCATE). 12

2.2.3.2. AMESTECUL DEBITELOR DE AER CU PARAMETRII DIFERII. 14

CAPITOLUL 3 ECHILIBRUL FIZIOLOGIC AL OMUL N AMBIANE ARTIFICIALE 153.1. METABOLISMUL ORGANISMULUI UMAN 15

3.2. SCHIMBURILE TERMICE ALE ORGANISMULUI 17

3.3 CONDIII DE CONFORT TERMIC, CONDIII DE MUNC 203.3.1 TEMPERATURA AERULUI INTERIOR 21

3.3.2. TEMPERATURA PEREILOR 22

3.3.3 UMIDITATEA AERULUI 24

3.3.4 VITEZA DE MICARE A AERULUI INTERIOR 26

3.3.5 MBRCMINTEA 27

3.4. CONDIII LOCALE DE CONFORT 273.4.1. RADIAIA TERMIC ASIMETRIC 27

3.4.2 .GRADIENT VERTICAL DE TEMPERATUR A AERULUI 27

3.4.3 PARDOSEAL CALDA SAU RECE 28

3.4.4. VITEZA LOCAL A CURENILOR DE AER 28

3.5 INFLUENE DIVERSE 283.5.1 CONINUTUL DE PRAF N AER 28

3.5.2 GAZE, VAPORI, MIROSURI 29

3.5.3. MIROSUL 34

3.5.4 ELECTRICITATEA ATMOSFERIC 35

3.5.5 RADIAIA RADIOACTIV 36

3.5.6 ZGOMOTUL 36

3.5.7 ILUMINATUL 37

3.6 CRITERII DE APRECIERE A CONFORTULUI 38


4/182



CAPITOLUL 4 PARAMETRII CLIMATICI DE CALCUL 43

4.1 PARAMETRII DE CALCUL AI AERULUI EXTERIOR. 43

4.1.1. SITUAIA DE VAR 444.1.1.1.TEMPERATURA AERULUI EXTERIOR. 44

4.1.1.2. UMIDITATEA AERULUI EXTERIOR 46

4.1.1.3. RADIAIA SOLAR 47

4.1.1.4. VITEZA VNTULUI 48

4.1.2. SITUAIA DE IARN 48

4.1.2.1. TEMPERATURA AERULUI EXTERIOR 48

4.1.2.2. UMIDITATEA AERULUI EXTERIOR 48

4.1.2.3. RADIAIA SOLAR 48

4.1.2.4. VITEZA VNTULUI 48

4.2. PARAMETRII CLIMATICI INTERIORI DE CALCUL. 48

4.2.1 SITUAIA DE VAR. 48

4.2.1.1.TEMPERATURA INTERIOAR DE CALCUL ti. 48

4.2.1.2.UMIDITATEA RELATIV A AERULUI INTERIOR, i. 49

4.2.1.3. VITEZA DE MICARE A AERULUI INTERIOR, vi. 49

4.2.1.4. TEMPERATURA MEDIE DE RADIAIE A SUPRAFEELOR DELIMITATOARE, tmr. 49

4.2.2. SITUAIA DE IARN. 49

4.2.2.1.TEMPERATURA INTERIOAR DE CALCUL, ti. 49

4.2.2.2 UMIDITATEA RELATIV A AERULUI INTERIOR i. 50

4.2.2.3 VITEZA DE MICARE A AERULUI INTERIOR, vi. 50

4.2.2.4. TEMPERATURA MEDIE DE RADIAIE A ELEMENTELOR DELIMITATOARE, mr. 50

4.2.3. PARAMETRII CLIMATICI INTERIORI DE CALCUL PENTRU VENTILAREA MECANIC 50

4.2.3.1. SITUAIA DE VAR. 50

4.2.3.1.1. TEMPERATURA INTERIOAR DE CALCUL ti. 504.2.3.1.2. UMIDITATEA RELATIV A AERULUI EXTERIOR, i. 51

4.2.3.1.3. VITEZA DE MICARE A AERULUI INTERIOR, vi. 51

4.2.3.1.4. TEMPERATURA MEDIE DE RADIAIE A SUPRAFEELOR DELIMITATOARE, tmr. 51

4.2.3.2. SITUAIA DE IARN. 52

4.2.3.2.1. TEMPERATURA INTERIOAR DE CALCUL, ti. 52

4.2.3.2.2. UMIDITATEA RELATIV A AERULUI INTERIOR, i. 52

4.2.3.2.3. VITEZA DE MICARE A AERULUI INTERIOR, vi. 52

4.2.3.2.4. TEMPERATURA MEDIE DE RADIAIE A ELEMENTELOR DELIMITATOARE, mr. 52

CAPITOLUL 5 SARCINA TERMIC A NCPERILORVENTILATE SAU CLIMATIZATE 535.1. SITUAIA DE VAR 53

5.1.1. APORTURI DE CLDUR PRIN ELEMENTE INERIALE 53

5.2. APORTURI DE CLDUR PRIN ELEMENTE NEINERIALE 585.3. APORTURILE DE CLDUR DE LA NCPERILE VECINE 61

5.4. DEGAJRI DE CLDUR DE LA SURSE INTERIOARE 625.4.1. DEGAJRI DE CLDUR DE LA OAMENI 62

5.4.2. DEGAJRI DE CLDUR DE LA ILUMINATUL ELECTRIC 63

5.4.3 DEGAJRI DE CLDUR DE LA MAINI ACIONATE ELECTRIC 63

5. 5. RELAIA GENERAL A SARCINII TERMICE DE IARN 64

CAPITOLUL 6 BILANUL DE UMIDITATE 656.1 DEGAJRI DE UMIDITATE DE LA OAMENI 65

6.2 FLUXUL DE VAPORI DE LA SUPRAFEELE LIBERE DE AP 656.3 FLUXUL DE VAPORI DE APA SCURS PE PARDOSEAL 65

6.4 FLUXUL DE VAPORI DE APA CARE STAGNEAZ PE PARDOSEAL 666.5 SARCINA DE UMIDITATE A NCPERII 66


5/182



CAPITOLUL 7 BILANUL DE SUBSTANE NOCIVE 677.1 DEGAJRI DE CO2DE LA OAMENI 677.2 SCPRI DE GAZE I VAPORI DE LA UTILAJE 677.3 REACII CHIMICE 677.4 EVAPORAREA LICHIDELOR DE PE SUPRAFEE LIBERE 687.5 EVAPORAREA DE PE MATERIALE MBIBATE CU SUBSTANE- LACURI I VOPSELE 68

CAPITOLUL 8 DEBITUL DE AER PENTRU VENTILARE I CLIMATIZARE 708.1 RELAIA GENERAL A DEBITULUI DE AER 70

8.2 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALAII DE CLIMATIZARE 728.2.1 CALCULUL DEBITULUI DE AER 72

8.2.2 RECALCULAREA PARAMETRILOR AERULUI REFULAT, IARNA 74

8.3 DEBITUL DE AER PENTRU INSTALAII DE VENTILARE MECANIC 758.3.1 CALCULUL DEBITULUI DE AER 75

8.3.2 RECALCULAREA PARAMETRILOR AERULUI REFULAT, IARNA 76

8.4 DEBITUL DE AER PENTRU DIMINUAREA ALTOR NOCIVITI 77

8.5 DEBITUL MINIM DE AER PROASPT 78CAPITOLUL 9 TRATAREA COMPLEX A AERULUI N CENTRALA DE CLIMATIZARE 79

9.1 TRATAREA COMPLEX A AERULUI N PERIOADA DE IARN 799.1.1 TRATAREA CU PRENCLZIREA AERULUI AMESTECAT. 79

9.1.2 TRATARE FR PRENCLZIREA AERULUI. 80

9.1.3 TRATARE CU PRENCLZIREA SUPLIMENTAR A AERULUI PROASPT. 81

9.1.4 TRATAREA CU PRENCLZIRE I UMIDIFICARE IZOTERMIC. 82

9.2 TRATAREA COMPLEX A AERULUI N PERIOADA DE VAR 829.2.1 TRATARE CU AP RECE PULVERIZAT. 82

9.2.2 TRATARE CU AP RECE PULVERIZAT I BATERIE DE RCIRE. 839.2.3 TRATARE CU CAMER DE PULVERIZARE N DOU TREPTE. 83

9.2.4 TRATARE CU BATERI DE RCIRE I UMIDIFICARE ADIABATIC. 84

9.2.5 TRATARE CU BATERII DE RCIRE I NCLZIRE (FR CAMER DE PULVERIZARE). 84CAPITOLUL 10 TRATAREA AERULUI N INSTALAIILE DE VENTILARE I CLIMATIZARE 85

10.1 PROCESE POSIBILE DE SCHIMBARE A STRII AERULUI TRATAT CU AP 8510.1.1 UMIDIFICAREA ADIABATIC 87

10.1.2 PROCESE POLITROPICE 87

10.2 CAMERE DE TRATARE A AERULUI CU AP 8810.2.1 INSTALAIA DE PULVERIZARE A APEI 90

10.2.2 CALCULUL TERMIC I DE ALEGERE AL C.P. 91

10.2.3. ALEGEREA CAMERELOR DE PULVERIZARE 93

CAPITOLUL 11 SISTEME DE VENTILARE MECANIC 9511.1 SCHEMA DE PRINCIPIU A UNEI INSTALAII DE VENTILARE MECANIC 95

11.1.2 ELEMENTELE PRINCIPALE ALE UNEI INSTALAII DE VENTILARE MECANIC 9511.1.2.1 PRIZA DE AER. 96

11.1.2.2 FILTRUL DE PRAF 96

11.1.2.3 BATERIA PENTRU NCLZIREA AERULUI 96

11.1.2.4 VENTILATOARELE DE INTRODUCERE I DE EVACUARE A AERULUI 96

11.1.2.5 REEAUA DE CANALE 96

11.1.2.6 GURILE DE AER DE INTRODUCERE I EVACUARE 96

11.1.2.7 GURA DE EVACUARE A AERULUI N EXTERIOR 96

11.1.2.8 RECUPERATORUL DE CLDUR 96

11.1.2.9 ATENUATORUL DE ZGOMOT 96

11.1.3 AMPLASAREA CENTRALEI DE VENTILARE 97


6/182



11.2 SISTEME DE VENTILARE MECANIC GENERAL 9711.2.1 INSTALAII DE VENTILARE PRIN ABSORBIE. 9711.2.2 INSTALAIILE DE VENTILARE PRIN REFULARE 97

11.2.3 INSTALAII DE VENTILARE PRIN REFULARE I ABSORBIE 97

11.2.4 INSTALAII DE VENTILARE I UMIDIFICARE. 9711.2.5 INSTALAII DE VENTILARE CU RCIRE 97

11.2.6 INSTALAII DE VENTILARE CU USCAREA AERULUI. 98

CAPITOLUL 12 VENTILARE NATURAL 9912.1 FACTORII CARE INFLUENEAZ SCHIMBUL NATURAL DE AER. 99

12.1.1 ACIUNEA DIFERENEI DE TEMPERATUR 99

12.1.2 ACIUNEA VNTULUI 100

12.2 DISPOZITIVE V.N.O. 101

12.3 CALCULUL VENTILRII NATURALE (METODA PRESIUNILOR FICTIVE) 10412.3.1. DETERMINAREA DEBITULUI DE AER 104

12.3.2 DISPOZITIVE DE VENTILARE NATURAL. 104

CAPITOLUL 13 MICAREA AERULUI N NCPERI 10713.1. MICAREA AERULUI N NCPERILE VENTILATE 107

13.2 GURI DE AER 109

13.2.1 ALCTUIREA GURILOR DE AER 109

13.2.2. TIPURI CONSTRUCTIVE DE GURI DE AER 110

13.2.2.1. GURI DE AER CU INTRODUCERE CONCENTRAT 110

13.2.2.2. ANEMOSTATE 110

13.2.2.3. FANTE I DISTRIBUITOARE DE AER. 110

13.2.2.4. PLAFOANE PERFORATE. 111

13.2.2.5. DISPOZITIVE DE REFULARE PRIN PICIOARELE SCAUNELOR 111

13.3. JETURI DE AER 112

13.3.1. CLASIFICAREA JETURILOR UTILIZATE N VENTILAII. 112

13.3.2. STRUCTURA JETURILOR 11313.3.3. ECUAII GENERALE DE MICARE I TRANSFER DE CLDUR. 115

13.3.4. ECUAII PENTRU JETURI CIRCULARE CVASIIZOTERME 115

13.3.5 VARIAIA DIFERENEI DE TEMPERATUR N AXA JETULUI 116

13.4 CARACTERISTICI ALE JETURILOR NEIZOTERME 117

CAPITOLUL 14 CANALE DE AER 119

14.1 GENERALITI 11914.2 MATERIALE PENTRU TUBULATURA DE VENTILARE 119

14.3 MBINAREA, RIGIDIZAREA I SUSINEREA CANALELOR DE AER 120

14.4. ELEMENTELE COMPONENTE I MODUL DE ALCTUIRE AL CANALELOR DE AER 12114.4.1. REELE DE CANALE DREPTUNGHIULARE 121

14.4.2. REELE DE CANALE CIRCULARE 123

14.4.3 CANALE CIRCULARE DIN BENZI DE TABL TIP SPIROMATIC 123

14.5. ACCESORIILE CANALELOR DE AER 124

14.6. IZOLAREA CANALELOR DE AER 124

14.7. CALCULUL CANALELOR DE AER 124

14.7.1. METODE SPECIFICE DE CALCUL 124

14.7.2. DIMENSIONAREA GEOMETRIC SAU CONSTRUCTIV 125

14.7.3. CALCULUL PIERDERILOR TOTALE DE SARCIN 126

CAPITOLUL 15 ECHIPAMENTE 129

15.1 FILTRE DE AER 129

15.1.1 CLASIFICAREA FILTRELOR DE AER 129

15.1.2 CARACTERISTICILE FILTRELOR 129

15.1.3 ALEGEREA FILTRELOR 13015.1.4 TIPURI CONSTRUCTIVE DE FILTER 130


7/182



15.2 BATERII PENTRU NCLZIREA AERULUI 13315.2.1 SCHIMBUL DE CLDUR N BATERII 134

15.2.2 TIPURI CONSTRUCTIVE DE BATERII 13415.3 BATERII PENTRU RACIREA AERULUI 136

15.3.1 SCHIMBUL DE CLDUR N BATERIILE DE RCIRE 137

15.4 VENTILATOARE 138

15.4.1 CLASIFICAREA VENTILATOARELOR 139

15.4.2 TIPURI CONSTRUCTIVE 139

15.4.3 REGLAREA DEBITULUI DE AER AL VENTILATOARELOR 140

CAPITOLUL 16 SISTEME DE CLIMATIZARE 141

16.1.SISTEM DE CLIMATIZARE CU O CONDUCT I DEBIT DE AER CONSTANT 14116.1.1 SISTEME COMPACTE 141

16.1.2. SISTEME DISOCIATE 142

16.2 SISTEME DE CLIMATIZARE CU UN CANAL DE AER I PRIN INDUCIE 147

16.3 SISTEM DE AER TOTAL SI DOUA CANALE 148

16.4 SISTEME DE CLIMATIZARE NUMAI APA 150

16.5 SISTEME DE CLIMATIZARE AER-AP 152

CAPITOLUL 17 GENERALITI 15517.1 OBIECTUL CURSULUI 155

17.2 PARTICULARITI ALE FACTORILOR DE MICROCLIM N DOMENIUL INDUSTRIAL 155

17.3 LIMITE ALE FACTORILOR DE MICROCLIMAT N DOMENIUL INDUSTRIAL 157

NTREBRI RECAPITULATIVE 161MATERIALE AJUTTOARE 165


8/182




9/182



CAPITOLUL 1 - INTRODUCERE

1.1. GENERALITI

Calitatea mediului n care oamenii i desfoar activitatea are o influen complex asupra lor, att subaspect igienico-sanitar ct i al productivitii muncii.

Calitatea mediului ambiant se apreciaz prin valoarea parametrilor confortului termic, prin compoziiachimic si puritatea aerului, precum i prin ali factori ca nivelul de iluminare, nivelul de zgomot, gradul de ionizare aaerului, elemente de estetic etc.

n anotimpul rece instalaiile de inclzire pot asigura n ncperi meninerea temperaturii aerului la o anumitvaloare. Puritatea aerului se obine n aceste cazuri prin ventilare natural (infiltraii, deschiderea ferestrelor etc), careare un caracter intermitent, este limitat in timp i ca eficien, fiind dependent de aciunea factorilor climaticiexteriori. Tendina de cretere a temperaturii aerului interior vara poate fi combatut prin ventilare natural fr a segaranta n orice condiii, posibilitatea limitrii acesteia la anumite valori.

Pentru multe categorii de incinte, n care se produc degajri importante de nociviti (ncperi de producie,

laboratoare, hale pentru creterea industrializat a animalelor, sli cu aglomeraie mare de oameni etc) calitateamediului nu se mai poate asigura numai prin instalatia de incalzire. Pentru indepartarea mirosurilor si degajarilornocive sau chiar toxice, apare necesitatea introducerii controlate a unui debit de aer. Natura i cantitatea dedegajri nocive, modul lor de propagare, sistemul constructiv al incintelor, valorile la care sunt prescrii parametriiaerului interior pe considerente de confort sau tehnologice, limitele admisibile la care trebuie reduse concentraiilediverselor substane nocive degajate, la care se adauga de multe ori cu o pondere important consideraii economice,au condus la folosirea unei game foarte variate de instalaii de ventilare si climatizare.

Pentru o incpere industriala cu perei exteriori la care au loc numai degajri de caldur, este suficientpentru indeprtarea acestora o ventilare natural-organizat, adica s se practice la partea superioar orificii deevacuare, iar la partea inferioar orificii pentru ptrunderea aerului exterior. n cazul materiilor aglomerate datoritdegajrilor mari de cldur i umiditate, precum i a valorilor la care trebuie meninui parametrii de control, estenecesar rcirea aerului introdus, pentru a i se mri capacitatea de preluare a cldurii, iar pentru a asigura preluarea

surplusului de umiditate, este necesar i uscarea lui. Aceasta constituie una din formele clasice sub care se ntlnescinstalaiile de climatizare.

Unele procese tehnologice (industria textil, optic, prelucrari de mare precizie, laboratoare metrologice etc)impun uneori cerine i mai stricte n privina unuia sau mai multora dinte parametrii microclimatului interior, ceea ceinfluieneaz nu numai complexitatea agregatului de climatizare, ci nsui sistemul constructiv al incintei respective.

Preocuparea pentru asigurarea condiiilor de microclimat corespunztoare specificului muncii desfurate deoameni sau naturii procesului tehnologic, trebuie s reprezinte o cerina primordial n dezvoltarea tehnicii ventilrii iclimatizarii pe plan mondial.

1.2. CLASIFICAREA INSTALAIILOR DE VENTILARE I CLIMATIZARE

La orice sistem de ventilare este necesar s se introduc n ncperi aer (aer refulat, aer introdus), care spreia nocivitile n exces (cldur, umiditate, gaze, vapori, praf) dup care trebuie ndeprtat din ncapere (aer viciat,aer evacuat). Instalaiile de ventilare pot fi difereniate dup modul de vehiculare a aerului, dup spaiul supus ventilrii,dup gradul de complexitate a tratrii aerului n funcie de cerinele tehnologice sau de confort ale ncperiirespective, dup diferena de presiune dintre interiorul i exteriorul ncperii ventilate etc.

1.2.1 Clasificarea dup modul de ventilare a aerului (fig.1.1)

Prin ventilare naturalse nelege schimbul de aer realizat ntr-o ncpere sub aciuneacombinat a doi factori naturali:

vntul

i diferena de temperatur dintre exterior i interior.Cnd ptrunderea aerului exterior are loc prin neetaneitile i rosturile elementelor de construcie (ui,

ferestre) ventilarea natural se numete neorganizat. Dac n ncpere sunt practicate deschideri speciale cu


10/182



dimensiuni determinate, amplasate la anumite nlimi i care pot fi nchise i deschise dup necesiti, se realizeaz oventilare natural organizat.

Ventilarea mecanicpoate fi simpl, adic s realizeze fie numai o introducere, fie oevacuare de aer, cu funcionare de multe ori intermitent. n funcie de condiiile ce trebuie create n interior pelng ventilator, n circuitul de introducere se mai adaug un aparat cu ajutorul cruia se poate realiza un proces denclzire, rcire,uscare sau de umidificare n funcie de tendina dominant de evoluie a aerului n interior.

Fig.1.1 Clasificarea dup modul de vehiculare a aerului

n general, prin vehicularea mecanic a unui debit de aer se urmrete limitarea creterii temperaturii aeruluiinterior in perioada de var i meninerea unei temperaturi aproximativ constante n perioada de iarna,ceea ceconduce la soluia frecvent utilizat de intercalare n circuitul aerului introdus, pe lng ventilator i a unei baterii denclzire, care este precedat ntotdeauna de un filtru de praf.

Sunt i cazuri de ventilare mecanic, la care n circuitul aerului se introduc alte aparate cu ajutorul crora sepot obine unele procese simple, ca de exemplu rcirea, uscarea sau umidificarea aerului.

Climatizarea este din punctul de vedere al modului de clasificare tot o ventilare mecanic ns se deosebetede aceasta prin faptul c asigura i perioada de var nu limitarea creterii temperaturii aerului interior, ci o anumitvaloare a acesteia i regleaz simultan cel puin doi parametrii. Evident, alctuirea instalaiei este mai complex, attca numr de elemente componente, ct i din punctul de vedere al aparaturii de reglare i automatizare.

Dup criteriile care stabilesc valoarea i limitele de variaie ale parametrilor aerului interior, aceste instalaiipot fi destinate confortului persoanelor sau unor scopuri tehnologice. Limitele de variaie a diverilor parametrii

reglai (temperatur, umiditate relativ sau viteza de micare a aerului interior) sunt n unele situaii mult mai strictedect n cazul instalaiilor necesare n scopuri de confort.

Ventilarea mixt se poate realiza fie prin introducere mecanic i evacuare natural, fie prin evacuaremecanic i introducere (compensare) natural a aerului. Fiind o combinaie ntre ventilarea mecanic i cea naturalaea a aprut ca o posibilitate de suplimentare a debitului de aer necesar pentru situaia de var, limitarea interioar aacestuia la cota parte asigurat de ventilarea mecanic i atenuarea dependenei schimbului de aer realizat deaciunea factorilor naturali constituind o posibilitate de exploatare economic a acestor instalaii.

1.2.2 Clasificarea dup extinderea zonei ventilate (fig. 1.2)

Ventilarea generalsau deschimb generaleste caracterizat ncperilor social-culturale sau celor industriale

fr degajri importante de nociviti, sursele de degajare fiind relativ uniform repartizate n plan i avnd ointensitate practic constant.

Clasificareadu

pamodulde

vehiculareaaerului Ventilare

mecanica

Ventilarenaturala

Climatizare

Ventilaremixta

Neorganizata

Introducere mecanica + evacuare naturala

Evacuare mecanica + introducere naturala

Tehnologica

Pentru confort

Combinata cu

Simpla pentru

Organizata

Introducere

Evacuare

Incalzire

Racire

Umidificare

Uscare


11/182


12/182



Fig.1.3. Clasificarea dup diferena de presiune interior-exterior.


13/182



CAPITOLUL 2 - AERUL, AGENT DE LUCRU N INSTALAIILEDE VENTILARE SI CLIMATIZARE

2.1. AERUL ATMOSFERIC2.1.1. Generaliti

Atmosfera este compus dintr-un amestec de gaze care nconjoar Pmntul, cu care particip mpreun lamicrile de rotaie i revoluie, fiind supus forei de atracie gravitaional i forei centrifuge. Pe baza cercetriloraerologice, Organizaia Meteorologic Mondial consider c atmosfera are grosimea de circa 400 km. innd seaman principal de variaia temperaturii cu altitudinea, atmosfera se mparte n cinci straturi i anume (fig.2.1): troposfera(0-11 km), stratosfera (11-35 km), mezosfera (35-80 km), termosfera (80-400 km) si exosfera (>400 km), ntre eleconsiderndu-se zone de trecere denumite tropopauz, stratopauz etc.

n troposfer este concentrat circa 97% din masa de aer, cea mai mare parte din cantitatea de vapori de ap, aici producndu-se schimbrile meteorologice. Sub aspect termic sunt de precizat variaiile importante ale

temperaturii aerului cu altitudinea (v. fig. 2.1).

Fig.2.1 Structura atmosferei pe vertical

Presiunea barometric prezint o scdere exponenial cu altitudinea, micorndu-se de la valoare medie de1013 mbar la nivelul mrii, la 265 mbar la limita superioar a troposferei i la 5 mbar la limita superioar a stratosferei.

O neuniformitate accentuat se regsete i n plan orizontal, in special la nivelul troposferei, unde sentlnesc mase mari de aer arctice, polare, tropicale i ecuatoriale, de natur continental sau maritim, cucaracteristici termice diferite, care, sub influena unor centri barici cu presiune ridicat ca i a altor factoriperturbatori, conduc la modificri permanente sau temporare ale structurii atmosferei nconjurtoare.

Exosfera

Termosfera

Mezosfera

Stratosfera

Troposfera

km1000-

400-

300-

200-

100-

90-

80-70-

60-50-

40-30-20-

10-

T1

P1


14/182



2.1.2. Compoziia aerului atmosferic

Aerul atmosferic este format din ,,aer curat denumit uneori i ,,aer normal uscat la care se adaug vaporide ap i alte impuriti sub form de gaze, vapori ai unor substane sau praf (fig.2.2).

Componenta aerului normal uscat cu participaiile volumice i masice este indicat n tabelul 2.1.Preponderena azotului i oxigenului permite ca pentru modelul teoretic al aerului atmosferic s se neglijezeparticipaia celorlalte gaze existente permanent n amestec. Dei participaia lor mpreun este sub 1% volumic sau1,32 % masic (vezi tabel 2.1), pentru doi din constitueni se impun anumite observaii. Dioxidul de carbon, care are oparticipaie relativ constant (0,033% n volum), prezint n ultimul secol o cretere de tip exponenial. Cauzeleprincipale le constituie creterea emanaiilor i respectiv scderea rolului fotosintezei n ciclul acestui gaz, datoritreducerii stratului verde prin defririle i deselenirile exagerate, efectuate n ultimele decenii. n atmosfera marilorcentre urbane sau a platformelor industriale, unde concentraia dioxidului de carbon este mai mare, se accentueazefectul de ser, care se bazeaz pe proprietatea acestuia de a fi permeabil la orice fel de radiaii cu excepia celor deunda lung pe care le reflect. Solul primind radiaii pe o mare gam de lungimi de und se nclzete i emitecontinuu n spaiu raze infraroii care ajunse n atmosfera bogat in CO2 sunt reflectate, proces care tinde s sedesfoare n timp cu feed-back pozitiv (fig. 2.3).

Tabelul 2.1 Componena aerului normal uscat

Denumirea componentului Participaia Masa

molecular

Mi

Masa molecular

a amesteculuiVolumic

Vi(%)

Masic

Mi(%)

Azot N2Oxigen O2Alte CO2, NO2, CH2, gazeH2, O3, Ar, Ne,

He, Kr, Xe, RN

0,78090,2095

0,0096

0,75520,2316

0,0132

28,01632,000

40,090

kmol

kg28,966MVM ii

Fig.2.2 Compoziia aerului Fig.2.3. Efectul de ser

atmosferic

Un al doilea element component, cu o participaie i mai mic (0,01 volume pe milion), care constituieobiectul multor discuii actuale, l reprezint ozonul (O3) constituit sub forma unui strat situat la altitudini ntre 40 i 60km (v. fig.2.1) i care are un rol de filtru fa de doza mare de radiaii ultraviolete de lungime de und foarte scurtduntoare pentru oameni i vieuitoare (degradarea acestui strat a constituit n anul 1981 obiectul unui avertismental Organizaiei Mondiale a Sntii ). Degradarea se explic n prezent prin aciunea catalitic a atomilor de clor din

fluorcarbon, care combinndu-se cu ozonul, formeaz O2i OCl2, reacie care continu cu formarea de O2i Cl.Vaporii de apprezeni n aerul atmosferic variaz n limite largi: de la 0,02 % n condiii de deert pn la 4%n zonele ecuatoriale.Pe lng influena pe care o au n reducerea valorii intensitii radiaiei solare incidente la sol (v.cap. 2.3.4), vaporii de ap, alturi de factorii tehnici au un rol important n declanarea proceselor catalitice. Astfel,

Aer normal uscat

Vapori de ap

Aerosoli

(impuritti)Pamnt

Strat CO2


15/182



poluanii primari, emii direct de surse identificate sau identificabile sunt transformai n poluani secundari, mult mainocivi. Practic, vaporii de ap influeneaz vizibil proprietile fizico-chimice ale aerului.

Impuritile din aer sunt denumite n cadrul unui domeniu mai nou al tiinei Aerologia drept aerosoli,incluznd toate substanele naturale sau artificiale care pot fi aeropurtate. Acetia pot fi solizi, lichizi , gaze sau vapori,sub form de particule, molecule sau amestecuri ale acestora, fiind in general mai grele ca aerul.

Natura aerosolilor din aer este foarte divers, n funcie de natura surselor care le degaj (tab.2.2).Concentraia lor este neuniform n timp i spaiu, depinznd de o multitudine de factori dintre care intensitatea,debitul i caracteristicile surselor, mrimea, forma i densitatea relativ n raport cu aerul, starea factorilormeteorologici etc. Sursele de degajare pot fi naturale (sol, reziduuri vegetale i animale, fenomene naturale) iartificiale, n cadrul crora se disting trei categorii principale: ntreprinderi industriale, mijloace i ci de transport isisteme de nclzire.

Depirea unor anumite concentraii pentru fiecare din impuritile coninute de aer are efecte duntoare,asupra plantelor, animalelor, construciilor i obiectelor de la sol; provocnd modificri importante ale factorilormeteorologici, pot afecta calitatea mediului n care oamenii triesc i i desfoar activitatea.

Modificrile provocate factorilor meteorologici, frecvente marilor aglomerri urbane ca i unor platformeindustriale pot fi : reducerea valorii intensitii radiaiei solare ziua si micorarea efectului de rcire noaptea; sporireanumrului de zile cu cea industrial; creterea numrului nucleelor de condensaie care in anumite limitefavorizeaz ploaia sau dimpotriv, la concentraii mai mari, transform precipitaiile in burni; reducerea numruluide zile nsorite i n general a vizibilitii; modificarea strii de electricitate a atmosferei prin scderea numrului deioni mici negativi i creterea celor mai mari, pozitivi etc.

2.2. AERUL UMED

n procesele termodinamice de transformare a strii aerului, acesta are ca model fizic i matematic, aerulumed. Astfel, este posibil efectuarea calculelor privitoare la parametrii aerului i la diversele procese de tratare aleacestuia. Prin aer umed se nelege un amestec format din aer uscat i vapori de ap. n compoziia aerului uscat seconsider nu numai principalii constitueni i anume azotul i oxigenul, ale cror participaii sunt de 79 % azot i 21%oxigen (participaii volumice) sau respectiv 77% azot si 23% oxigen (participaii masice).

2.2.1. Mrimi caracteristice aerului umed

n limitele de temperatur i presiune care se ntalnesc n tehnica ventilrii i climatizrii, gazelor i vaporilorde ap din amestecul care formeaz aerul umed li se pot aplica legile gazelor perfecte. Pentru gaze, aceasta esteposibil din cauza temperaturilor foarte ridicate n raport cu cea de lichefiere, iar pentru vaporii de ap deoarecepresiunea parial a acestora este foarte mic n raport cu presiunea total a amestecului.

Pentru precizarea strii aerului umed i pentru a urmri evoluia n diferite procese se utilizeaz parametrii destare clasici: temperatur i presiune precum i mrimi caracteristice amestecului: umiditate, densitate, clduramasic, entalpie masic.

2.2.1.1 Presiunea aerului .Conform legii lui Dalton presiunea total a unui amestec ce ocup un volum dat rezult din nsumarea presiunilor

pariale ale componenilor acestuia. n cazul aerului umed, presiunea total rezult deci din nsumarea presiuniiaerului uscat pa i a vaporilor de ap pv :

p=pa+ pv. (2.1)

n instalaiile de ventilare i climatizare presiunea aerului nu este uniform unele poriuni fiind nsuprapresiune, iar altele n subpresiune fa de presiunea atmosferic.Totui pentru calculele practice, n majoritateacazurilor, se consider n ntraga instalaie aceeai presiune, egal cu presiunea barometric B (deci p=B), eroarea fiindn general sub 1%.

2.2.1.2. Temperatura aerului.Deosebim urmatoarele temperaturi ale aerului, utilizate n tehnica instalaiilor de ventilare i climatizare:

temperatura dup termometrul uscat t este temperatura msurat cu un termometru de o anumitclas de precizie, protejat mpotriva radiaiilor termice;


16/182



temperatura dup termometrul umed t este temperatura indicat de un termometru obinuit de oanumit clas de precizie, al crui bulb este nfurat ntr-un tifon (pnz) mbibat n ap. Este definitca fiind temperatura de saturaie adiabatic i izobar a aerului umed;

temperatura punctului de rou t este temperatura pentru care presiunea parial a vaporilor de apdin aerul umed de o anumit temperatur i coninut de umiditate, rcit izobar, devine egal cupresiunea lor de saturaie sau reprezint temperatura la care ncepe condensarea vaporilor de ap laracirea izobar, cu coninut de umiditate constant, a aerului umed.

Pentru aer nesaturat t>t> t, iar pentru aer saturat t>t> t

Tabelul 2.2 Impuriti ntlnite frecvent n atmosfer

Denumirea Mrimea

particulelor

Sursa

Natural Industrie Transporturi Arderea

combustibililor

Diverse

Aerosoli soliziCrbune nearsCenuCimentPulberi pe solFumuri metaliceFumde crbuneSpori vegetaliPolenBacteriiVirusuriOxizi metaliciAerosoli lichiziAcid sulfuricAcid fluorhidricSolveniMercur

Aerosoli gazei vaporiCompui de sulfOxizi de azotOxizi de carbonHidrocarburiHidrogen sulfuratAmoniac

10-1001-1001-1001-1000,01-1

0,01-0,0210-30

10-1001-10

0,01-0,10,03-0,3

1-100,1-100,1-101-10

0,0010,001

x

xxxx

xx

xxx

xx

x

x

xxxx

xxxxxx

xxx

x

xxxx

xx

x

xx

x

xxxx

2.2.1.3. Umiditatea aerului.Mrimile care exprim umiditatea aerului sunt: coninutul de umiditate, umiditatea specific, umiditatea absolut iumiditatea relativ.

Coninutul n umiditate xeste masa vaporilor de ap coninui ntr-un kilogram de aer uscat:

kgg

mm

1000d

sau:

uscataerkgvaporikg

mm

x

a

v

a

v

(2.2)

Se observ c masa vaporilor de ap este raportat la kilogramul de aer uscat i nu la cel de aer umed. Acestauureaz calculele, deoarece majoritatea transformrilor de stare ale aerului sunt nsoite de variaii ale umiditaii,astfel nct masa amestecului se schimb, n timp ce masa aerului uscat rmne constant.


17/182



Aplicnd ecuaia de stare a gazelor perfecte, rezult:

n care constanta caracteristic a aerului uscat Ra=287 J/kg K i cea a vaporilor Rv=462 J/kg K. Atunci:

v

v

a

v

pBp622,0

pp622,0x (2.4)

Umiditatea specific a aerului umed x exprim coninutul de vapori de ap dintr-un kilogram de amestec:

x1

x

mm

m

va

v(2.5)

Umiditatea absolut a reprezint masa vaporilor de ap coninui ntr-un metru cub de aer umed, deci semsoar prin densitatea a vaporilor de ap din amestec:

TR

pa

v

vv

Umiditatea relativ feste raportul dintre masa de vapori de apa coninui ntr-un metru cub de aer umed imasa de vapori de ap corespunzatoare saturaiei, la aceeai temperatur i presiune. Acesta nsemna c umiditatearelativ se exprim prin raportul dintre umiditatea absolut i cea corespunztoare saturaiei:

s

v

s

v

v

v

s

v

p

p

p

TR

TR

p(2.6)

2.2.1.4. Densitatea aerului umed .innd seama c:

vava

V

mm

se ajunge la expresia densitii aerului umed sub forma

,T

p013,0

R

1

R

1

T

p

TR

B

sau

R

p

R

pB

T

1

TR

p

TR

p

va

va

v

a

v

v

a

v

v

v

a

a

(2.8)

de unde rezult c densitatea aerului umed este mai mic dect cea a aerului uscat a pentru aceeai presiunebarometric i temperatur.

2.2.1.5. Cldura masic a aerului umed cp.

Cldura masic variaz cu temperatura i presiunea. n tehnica ventilrii i climatizrii aerului, procesele se considerizobare datorit faptului c variaiile de presiune fa de presiunea atmosferic sunt nensemnate. De obicei selucreaz cu valori medii ale cldurii masice, corespunztoare domeniului de variaie a temperaturii, la presiuneconstant.

Pentru domeniul temperaturilor obinuite ntre 20 0C i +80 0C se pot lua urmtoarele valori medii:

apc =1,005kJ/kg K~1 kJ/kg K - pentru aer uscat;vpc =1,84 kJ/kg K - pentru vapori de ap;

x1

cxc1c

pvpap

(2.9)

i deoarece x


18/182



2.2.1.6. Entalpia aerului umed h.Pentru domenii de temperatur ntlnite n tehnica ventilrii i climatizrii, entalpia specific a aerului uscat este:

,tch apa (2.12)

iar cea a vaporilor de ap:

,rhch 0vpv (2.13)n care r0este cldura latent masic de vaporizare a apei r0=2500 kj/kg (la 0

0C)

Entalpia specific a aerului umed va fi:

x1

x)rtc(tc

x1

hxhh

0pvpava

(2.14)

Ca i n cazul coninutului de umiditate x, entalpia aerului umed se obinuiete s se raporteze la kilogramulde aer uscat (entalpie nespecific), astfel nct se folosete relaia:

x)rtc(tch 0pvpa (2.15)sau cu valorile artate anterior:

kg/kJx)2500t84,1(t0,1h (2.15) Mrimile caracteristice ale aerului umed necesare n calcule termotehnice ale instalaiilor de ventilare iclimatizare sunt date n tabele sau n diagrame de aer umed.

2.2.2. Diagrama h-x pentru aerul umed

La proiectarea instalaiilor de ventilaie i climatizare, rezolvarea problemelor de schimbare a strii aerului nncperi i n procesele de tratare a acestuia (ncalzire, rcire, umidificare, uscare etc.) se face folosind diagramepentru aer umed care exprim grafic legtura dintre mrimile caracteristice ale aerului umed.

n ara noastr, cel mai des folosit este diagrama h-x, construit n coordonate oblice cu un unghi ntreacestea de obicei de 1350 (fig. 2.4.).

Folosind digrama h-x se poate defini complet, prin toate mrimile sale caracteristice (h, x, t , ), o anumitstare a aerului umed, dac se cunosc dou din aceste mrimi i bineneles presiunea barometrica B. Astfel spreexemplu, starea aerului dintr-o ncpere cu tA i date este complet definit dac dup ce se figureaz n diagramapunctul de stare A, se citesc direct ceilali parametri hA, xA (fig. 2.6). Pe aceeai diagram se pot citi i presiunea

parial a vaporilor de ap Avp , temperatura punctului de rou Att , iar cu aproximaie (v.cap.11.3) temperaturaaerului dup termometrul umed tA.

Scara unghiular a diagramei h-x exprim direcia proceselor de schimbare a strii aerului ca urmare aprelurii (sau cedrii) cldurii si umiditii. Astfel, trecerea aerului de la starea iniial A (fig. 2.7) la starea final B esteinsoit de creterea entalpiei de la i1la i2i de creterea coninutului de umiditate de la x1 la x2,obinndu-se, pentruun kilogram de aer uscat variaiile :

h=h2-h1 i x=x2-x1. (2.16)

Caracterul procesului de schimbare a strii aerului n acest caz poate fi exprimat prin raportul determoumiditate (raza procesului):

kg

kJ

x

h(2.17)

sau dac debitul de aer este L [kg/s], innd seama c:-debitul de cldur -Qt=L(h2-h1)=Lh [kW]-debitul de umiditate -Gv=L(x2-x1)=Lx [kg/s]

rezult:

G

Q

x

h

v

t

n diagrama h-x, raportul de termoumiditate este exprimat prin coeficientul unghiular al dreptei BA

carereprezint schimbarea strii aerului.Direciile sunt trasate pe diagramele h-xsub forma unor raze dintr-un sector de cerc.


19/182



Valorile pentru unele procese particulare se stabilesc dup cum urmeaz i sunt reprezentate n diagrama h-xdin figura 2.7.

-Pentru procese ce au loc cu x=const:

0

h

x

h

cu meniunea c pentru cele avnd h0(nclzire), rezult =+ .-Pentru procese ce se desfoar cu h=const.:

0x

0

x

h

Fig.2.5. Reprezentarea n diagrama Fig.2.6. Reprezentarea n diagrama

h-x a punctului de stare A. h-x a schimbrii strii

aerului dup direcia .

-Pentru procese izoterme, t=const. din zona de nesaturaie (


20/182



este direcia izotermei de cea. Deoarece se lucreaz cu temperaturi relativ mici, izoterma de cea este foarte

apropiat de dreapta de entalpie constant cu =0, astfel nct practic poate fi considerat paralel cu h=constant.

Fig.2.7. Raportul de termoumiditate Fig.2.8. Izoterma n zona pentru procese particularede cea

2.2.3. Procese simple de tratare a aerului

nainte de a fi refulat n ncpere, aerul de ventilare sau climatizare trebuie s fie tratat, adic s i se schimbestarea, astfel nct s aib parametrii necesari realizrii n ncpere a condiiilor de microclim cerute.

n tehnica ventilrii i climatizrii intereseaz cunoaterea parametrilor aerului la nceputul i la sfritul unui

proces de tratare, fr s existe o preocupare pentru strile intermediare. Ca urmare, reprezentarea acestor procesen diagramele pentru aer umed apar ca linii drepte, chiar dac n realitate strile intermediare se nscriu pe curbecuprinse ntre punctele ce reprezint starea iniial i final a aerului.

2.2.3.1. Tratarea aerului cu schimbtoare de suprafat (uscate).nclzirea aerului . Aerul umed trecut printr-o baterie de nclzire i mrete temperatura i entalpia, coninutul sude umiditate rmnnd constant. n diagrama h-x (fig 2.9), procesul decurge de la starea 1 la starea 2 pe dreapta

x=const.deci dup direcia =+.Temperatura final a aerului nu ajunge s egaleze temperatura medie a suprafeeide nclzittBI,astfel nctt2


21/182



)tt(L6,3

1)hh(LQ 3131BR [kW]

Fig.2.10. Reprezentarea n diagrama Fig.2.11 Reprezentarea n diagrama h-x a

h-x a procesului de rcire a procesului de rcire i uscare a aerului

Rcirea i uscarea aerului. n condiiile n care tBR


22/182



2.2.3.2. Amestecul debitelor de aer cu parametrii diferii.Entalpia hm i coninutul de umiditate xm al aerului provenit din amestecul mai multor debite de aer L1,L2...,Lnparametrii(h1,x1), (i2,x2),...,(in,xn)se pot determina din bilanul de caldur:

n

1

n

1

jmji Lhxh

i de umiditate:

n

1

n

1jmji LxxL

Fig. 2.12. Reprezentarea n diagrama h-x a amestecului

de dou debite de aer de parametrii diferii:

a- amestec n zona de nesaturaie; b- amestec n zona de cea

rezultnd entalpia i coninutul de umiditate ale aerului amestecat:

n

1j

n

1jj

mn

1j

n

1jj

m

L

xL

xi

L

hL

h

Determinarea parametrilor aerului amestecat se poate face i grafic, folosind diagrama h-x. Astfel, n fig.2.12., a punctele 1 i 2 reprezint strile a dou debite de aer ce se amestec n proporia L1/L2=n.Se poate demonstrac starea aerului amestecat M se va gsi pe dreapta ce unete punctele de stare 1 i 2. Punctul M mparte segmentul1-2 n pri invers proporionale cu debitele de aer care intr n amestec .

n cazul cnd punctul de amestec M se gasete n zona de ceaa (fig. 2.12.,b) se produce condensarea

vaporilor de ap, proces izoterm care, aa cum s-a artat, se poate considera c decurge dup raza procesului =0(izoterma n zona de ceaa). Starea final a aerului va fi M (sau aproximativ M). n acest proces se separ princondensare un debit de ap :

G=Lx=L(xm-xm).

2

x

=1

0 x2x1

h

1

l1

l2

1

xm

h1

hm

h2

M M

2

x

=1

0 x2x1

h

1

xm

h1 hm

h2

MM

hm

tm

tmx

M

xm


23/182



CAPITOLUL 3 - ECHILIBRUL FIZIOLOGIC AL OMUL

N AMBIANE ARTIFICIALE

3.1. METABOLISMUL ORGANISMULUI UMAN

Organismul uman posed calitatea meninerii temperaturii constante indiferent de temperatura mediuluiambiant i de activitatea fizic depus. n repaus total i n condiii de confort, metabolismul de baz al omului, altfelzis cantitatea minim de cldur furnizat de corpul uman pentru ntreinerea vieii este de aproximativ 80W sau45W/m

2 aceast valoare ajungnd pn la 60W/m

2 este aezat n picioare. Dup legile fundamentale ale

termodinamicii trebuie s existe o anumit stare de echilibru ntre cldura produs n corp i cldura cedat saunmagazinat.

La aceast stare de echilibru, temperatura corpului este meninut constant la 37 C prin snge careparcurge toate prile corpului. n cursul circulaiei sngele se rcete cu att mai mult cu ct circulaia este maiperiferic (degete, piele) i se renclzete n organele interne i esuturi (inim, ficat, rinichi, muchi, intestine, etc.)prin arderea lent a proteinelor, grsimilor i hidrailor de carbon (glucidele) cu ajutorul oxigenului coninut n aerulinspirat.

Cantitatea de aer inspirat de o persoan adult fr activitate fizic este de aproximativ 0,5m3/h (maxim

8---9m3/h), aerul expirat la temperatura de 35C i 95% umiditate relativ conine n medie 17%, 4% CO 2 i 79%N.Tabelul 3.1 conine cteva date fiziologice pentru corpul uman (dup Recknagel-Sprenger).

Tabel 3.1 Date fiziologice medii pentru corpul uman

Masa 60....70kg Metabolismul de baz 80W

Volumul 60l Numrul de cicluri respiratorii 16/min

Masa 60....70kg Debitul de aer inspirat 0,5m3/h

Temperatura corpului 36,5....37C Temperatura medie a pielii 32....33C

Pulsul 70....80/min Puterea dezvoltat (continuu)CO2 expirat 10....23l/h

Temperatura corpului este meninut constant oricare ar fi condiiile medii exterioare i interioare de unsistem de reglare extrem de sofisticat pilotat de un centru termoregulator situat n hipotalamus. Terminaiile senzitivecare joac rolul de detectoare ale acestui sistem de reglare sunt foarte specializate: corpusculii lui KRAUSE caredetecteaz senzaia de rece i sunt situai n esuturile celulare subcutanate i crepusculii lui RUFFINI responsabili cusenzaia de cald i care sunt situai n profunzimea dermei. Acestea sunt termoreceptoarele care controleaz n parteproducerea intern de cldur ca i emisia caloric extern a organismului. Primul din cele dou sisteme de reglare facapel la un proces chimic iar ultimul la un sistem de reglare fizic.

n cazul unei reglri chimice a temperaturii, procesul de combustie n organe are loc n aa fel ca variaiacldurii produse este n funcie de temperatura sngelui fr totui s depeasc valoarea de 1,2W pe kg/corp,valoare care constituie precizia metabolismului de baz. Urmare a temperaturii resimite, subiectul tinde ctre unechilibru termic care se poate traduce printr-o activitate fizic mai mult sau mai puin important (exemplu: frecareaminilor la senzaia de frig).Foamea i setea joac un rol important n asigurarea unui anumit metabolism: cretereacombustiei alimentelor n lupta contra frigului i creterea consumului de ap n lupta contra cldurii.

Pentru cazul reglrii fizice a temperaturii exist un numr mare de factori de care este condiionat evacuareacldurii de ctre organism.

Metabolismul are dimensiunea unei puteri i se exprim n W sau MET (1MET=58W). O parte din aceastputere este consacrat activitii mecanice (mers, munc, micare, etc.) i n acest fel metabolismul se descompune:

M = Mt+ Wn care: M - metabolismul [W]; W - partea mecanic a metabolismului;

Mt- partea pur termic a metabolismului.Ca ordin de mrime W este mai mic n raport cu M t astfel c randamentul mecanic:

W

M0 2,


24/182



Energia produs n organism este evacuat n mediul ambiant [cca. 80%] sub form de cldur: prin conveciede la suprafaa corpului la aer; prin conducie de la suprafaa corpului la suprafeele cu care vine n contact (exemplu:pardoseala); prin radiaie de la suprafaa corpului ctre toi pereii care-l nconjoar; prin evaporare de la suprafaapielii; prin cldura coninut n vaporii expirai; prin convecie respiratorie; prin transpiraie.

n tabelul 3.2 se dau cteva exemple de descompunere a metabolismului pentru diferite activiti i un

subiect standard (vezi tabel 3.2).Tabel 3.2. Exemple de valori ale metabolismului uman

Nr.crt. ACTIVITATEA M

[W]

Mt[W]

W

[W]

1 Somn 75-80 75-80 0

2 Aezat n repaus 105-110 105-110 0

3 n picioare -relaxat 125-130 125-130 0

4 Mers (1,6km/h panta 5%) 250 230 20

5 Mers (4km/h panta 5%) 420 375 45

6 Munc n laborator 170 170 0

7 Munc cu maini unelte 290 260 308 Munca cu lopata 460 390 70

9 Munca de spat 630 510 120

10 Activiti n casa 180 180 0

11 Secretariat 125 125 0

12 Gimnastic 360 330 30

13 Munca lejera cu braele 180 160 20

14 Tenis 480 450 30

Suprafaa corpului uman nu are aceeai temperatur i variaz n funcie de activitate i temperaturaambianei (fig. 3.1).

Temperatura medie a pielii unui individ mbrcat se poate calcula cu relaia lui FAGER:

tem = 35,7 - 0,0153Mt [C] (3.1)n care Mtreprezint partea termic a metabolismului.

Corpul uman are, n repaus, o temperatur a pielii mai ridicat. Pe msur ce activitatea crete, temperaturascade dac bineneles cldura este evacuat mai rapid (fig. 3.2).

Daca temperatura crete peste valorile de confort, crete circulaia periferic a sngelui, nroind pielea itemperatura corpului crete odat cu schimburile termice prin evaporare i convecie. Dac aceste schimburi nu sunteficiente pentru rcirea corpului, pot interveni glandele sudoripale i corpul va ncepe s piard apa prin transpiraie,apa lund cldura de vapori de la organism, care se rcete.

n absena activitii glandelor sudoripale, organismul pierde puin ap prin respiraie i evaporare direct aapei care traverseaz pielea. Evaporarea unui litru de ap face posibil pierderea unei cantiti de cldur deaproximativ 2400kJ.

Importana fenomenului de evaporare depinde de diferena de presiune parial a vaporilor de la suprafaapielii i aerul ambiant ceea ce face ca la temperatur egal transpiraia s fie evacuata mai rapid cu ct umiditateaambianei este mai mic. Cnd fenomenul de evaporare nu este suficient pentru evacuarea total a cldurii subiectuleste expus mbolnvirii (dureri de cap, tulburri circulatorii) fenomene frecvente n ncperile suprapopulate sauneventilate. Pentru o ambian se pot defini 4 zone de microclimat pentru organismul uman, i anume:

zona rece;

zona indiferent - corespunztoare confortului termic;

zona cald cu creterea fenomenului de transpiraie;

zona supranclzit n care nu este posibil efectuarea unei munci timp ndelungat.n anumite industrii (sticlrie, metalurgica) munca nu poate fi efectuat dect la temperatur

nalt. Chiar i o temperatur ridicat poate fi suportat timp ndelungat fr mari inconveniente, dac mbrcmintea

este lejer sau corpul este aclimatizat, i fr o scdere sensibil a randamentului. Organismul este incomodat dacresimte o cantitate de cldur>1kW/m

2, caz n care randamentul fizic i intelectual scade similar. Un exemplu de

scdere a randamentului fizic, pentru o activitate intens, este oferit de figura 3.3.


25/182



Fig. 3.1. Temperatura superficial a corpului uman Fig. 3.2. Temperatura medie a pielii nn funcie de temperatura ambiant funcie de activitatea fizic a corpului

umana- temperatura medie a pielii mbrcateb- temperatura superficial medie (corp dezbrcat)

Figura 3.3 Diminuarea randamentului n funcie de temperatur

3.2. SCHIMBURILE TERMICE ALE ORGANISMULUI

Referitor la importana schimburilor termice ale corpului uman au fost realizate numeroase studii darrezultatele sunt rar n concordan. Chiar i msurtorile efectuate prezint o dispersie important.

P.O.Fanger a prezentat un model simplificat al schimbului de cldura om mediu dar suficient de exact pentrustudiul unei ambiane termice. Dac se are n vedere c omul mai poate primi cldur i de la mediul nconjurtor i

Temperatura ambiant

Temperaturacorpuluiiapielii

Pierderea energetic a pielii(W/m

2)

Temperaturamedieapielii


26/182



innd seama c pentru meninerea temperaturii corpului omenesc la o valoare constant, pierderile de cldur ctremediul ambiant s fie echivalente cu cldura intern produs, bilanul termic poate fi scris sub forma cea maigeneral:

Qcv = Qcv + Qr + Qcd+ Qev+Qvap+ Qcres+ QTR [W] (3.2)n care:

Qcv- cldura cedat prin convecie la suprafaa corpului, W;

Qr - cldura schimbat prin radiaie, W;Qcd- cldura schimbat prin conducie, W;Qev- cldura cedat prin evaporare de la suprafaa pielii, W;Qvap- cldura coninut n vaporii expirai, W;Qcres- cldura cedat prin convecie respiratorie, W;QTR- cldura cedat prin transpiraie, W.Pentru calculul aproximativ al fiecrui termen din ecuaia (3.2) se pot utiliza urmtoarele relaii de calcul

(dup FANGER):

Qcv= Scv(tv- tI) [W] (3.3)n care:

cv-coeficient de transfer termic convectiv ntre corp i mediul ambiant,

cv=max[2,38 (tv-ti)0,25

;12,06 v i]vi- viteza relativa de micare a aerului ambiant n jurul subiectului (v i= 0,05 - 0,3m/s);tv- temperatura medie a mbrcmintei;ti- temperatura mediului ambiant;Scv-suprafaa corpului supus schimbului convectiv, Scv= FvSc(Sc= 1,8m

2);

Fv- factor de mbrcminte, Fv=1+0,077Rv;Rv- rezistena termic medie pentru mbrcminte n m

2C/W sau CLO ( 1 CLO =0,155m

2C/W).

Pentru valori medii ale lui Rvse poate utiliza relaia recomandat de normele ISO TC-159.

Rv= 0,75 R v,i+ 0,08 [CLO] (3.4)Valori Rvisunt indicate n tabelul 3.3.

Tabel 3.3 Valori ale rezistenei Rv,i, pentru cteva tipuri de mbrcminte

mbrcminte pentru brbai 104Rv,i mbrcminte pentru femei 104Rv,i1 2 3 4

Maieu de corp 90 Slip 20

Slip 80 Sutien 60

Sort tip pantalon 155 Combinezon scurt 200

Cmaa subire Combinezon lung 300

mneci scurte 220 Sort pantalon 155

mneci lungi 340 Bluz lejer 310

Cmaa groas Bluz groas 455

mneci scurte 390 Rochie uoar 340

mneci lungi 450 Rochie groas 1080

1 2 3 4Vest lejer 230 Fusta subire 155

Vest groas 450 Fust groas 340

Pantalon subire 250 Pantalon subire 400

Pantalon gros 500 Pantalon gros 680

Pulover subire 310 Pulover subire 260

Pulover gros 570 Pulover gros 570

Jacheta subire 340 Jachet subire 260

Jacheta groasa 570 Jacheta groas 570

osete 60 Colant 18

nclminte nclminte

sandale 30 sandale 30

mocasini 60 pantof 60

cizme 125 cizme 125


27/182



Qr= rSr(tv- tmr) [W] (3.5)n care:

r - coeficient de schimb radiant ntre suprafaa corpului i suprafeele interioare ale incintei, cu valoarea de5,75W/m

2C, ce corespunde unei emisiviti medii a suprafeei corpului de 0,95;

Sr- suprafaa de schimb radiant a corpului, n m2, Sr= FrFvSc;

Fr- factor ce ine seama de poziia subiectului (aezat=0,696, n picioare=0,725) cu o valoare medie,Fr=0,71tmr- temperatura medie de radiaie. Se poate determina cu suficient aproximaie cu relaia

tmr= Siti

Si

[C] (3.6)

Calculul exact al lui tmr este mult mai complex (innd cont de factorii de forma ai suprafeelor de schimbradiant). n cadrul activitii de investigaii sau de proiectare relaia 3.6 este unanim acceptat.

Qcd= St(tr-tpd) [W] (3.7)n care:

- coeficientul de conductibilitate, mediu al nclmintei ( =10,25W/m2C);St- suprafaa tlpilor, C;

tt- temperatura tlpilor, C;

tpd- temperatura pardoselii, C. Este un mod de transfer de cldura care n general se neglijeaz.

Qev= 0,41 [43,2-0,052 Mt- pv (ti)] [W] (3.8)n care:

p(ti) este presiunea parial a vaporilor din aer la temperatura ambianei;Mt- partea termic a metabolismului [W].

Qvap= 0,0023 M [44-pv(ti)] [W] (3.9)Qcres= 0,0014 M (34-ti) [W] (3.10)Se poate nota: Ql = Qev+Qvap+QcresQTR= 0,42 (Mt- 58,1) [W] (3.11)Un mod de evaluare a componentelor fluxului total este oferit de figura 3.4 i n tabelul 3.4 pentru un individ

normal mbrcat, aezat, fr activitate fizic, ntr-o ambian practic calm, parametrii ce se ntlnesc n ncperipublice (sli de reuniuni, teatre). n calculul instalaiilor de climatizare se pot utiliza i valorile din tabelele 3.5 i 3.6.

Figura 3.4 Cedrile de cldur aleorganismului uman (individ normalmbrcat, n repaus i n aer calm).


28/182


29/182



microclimatului, determinai pe considerente tehnologice, nu coincid cu condiiile optime de munc. n aceste situaiise recurge la un ansamblu de msuri (mijloace de protecie individuale, instalaii de ventilare, reducerea activitii,izolarea sau termoizolarea utilajelor, etc.) care s reduc influena nefavorabil a condiiilor de mediu asupra strii desntate a oamenilor i a randamentului muncii.

Senzaia de cald sau rece n interiorul incintelor depinde n principal de componentele: temperatura aerului irepartiia acesteia n timp i n spaiul de edere, temperatura medie de radiaie i unghiul solid sub care ocupantul

este situat fa de suprafeele cu diferite temperaturi, umiditatea aerului, viteza aerului n zona de lucru (zona deedere), mbrcmintea, ce constituie parametrii confortului termic, la care se adaug direcia de micare a aerului,prile din corp expuse curentului, efortul depus, turbulena micrii, etc.

3.3.1 Temperatura aerului interior

Temperatura aerului interior, ti, n zona de lucru, constituie o baz relativ bun pentru a caracteriza omicroclim. Variaii relativ reduse ale temperaturii aerului interior sunt sesizate imediat de organismul uman, caretrebuie s fac fa rapid noilor modificri pentru a menine constant schimbul de cldur cu mediul ambiant. Modulcum este resimit aceast variaie, face ca domeniul de valori pentru temperatura interioar s fie stabilit statistic.Din punct de vedere fiziologic, igienitii estimeaz c temperatura aerului care va conveni mediului unui individ aezat,

normal mbrcat i fr activitate fizic se situeaz n jurul valorii de +22C iarna i 2226C vara pentru temperaturi

exterioare medii. Pentru corpul dezbrcat se consider c temperatura optim este de +28C.Aceste temperaturi sunt valori medii care trebuie s fie reconsiderate n fiecare caz. n zilele clduroase devar i pentru o edere de scurt durat n ambiane climatizate este recomandabil meninerea unei temperaturi njurul semisumei 20+te(te- temperatura efectiv a aerului exterior). Pentru un individ normal mbrcat, efectund oactivitate lejer exist o zon de confort admisibil, reprezentat n figura 3.5 .

Iarna, n ncperile ventilate sau climatizate trebuie avut n vedere c micarea aerului n jurul corpuluiproduce inevitabil rciri care trebuie compensate prin meninerea unei temperaturi de 22C. Experiena a artat c nncperile unde lucreaz femeile, secii de recepie i control, ateliere de croitorie etc. temperatura trebuie s fie mairidicat ctre 23---24C. n ncperile unde activeaz sau locuiesc persoane n vrsta, temperaturile trebuie s fie mai

ridicate spre deosebire de cele unde stau tineri (exemplu cazrmi) unde temperaturile nu trebuie s depeasc 18C.Camerele de dormit sunt meninute adesea la temperaturi joase 15---18C.

S-a estimat c pentru un numr mare de subieci urmtoarele temperaturi sunt recomandate:- activitate static 19C;- activitate uoar 17C;- birou 20C;- magazine 19C;

- spltorii 24C;- munca fizic intens 12C.

Pentru persoane care efectueaz o munc fizic temperatura trebuie s fie cu att mai joas cu ct muncacere un efort mai intens. Temperaturile optime sunt ealonate ntre 10---18C n funcie de activitate:

- turntorii i forja 10---12C;

- linii de montaj 12---15C;- ateliere diverse 16---18C.Pentru o ambian, de o temperatur dat, un rol important n asigurarea unei caliti termice l are

uniformitatea temperaturii. n toate incintele nclzite sau ventilate n funcie de sistemul de nclzire i/sau de

18 20 22 24 26 28 30 3220

21

2223

24

25

26

27

28

temperatura exterioar, n Ctemperaturaam

biant,

n0C

Figura 3.5. Zona de confort admisibiln funcie de temperatura aeruluiambiant (DIN 1946)


30/182



distribuie a aerului, de temperatura corpului de nclzire i/sau de temperatura de refulare a aerului n funcie detemperatura exterioar exist un gradient de temperatur att n plan orizontal ct i n plan vertical. Figura 3.6 dcteva valori medii pentru gradieni verticali pentru diferite tipuri de sisteme de nclzire.

Figura 3.6 Gradientul de temperatur al aerului n centrul unei ncperi n regim

staionar pentru diferite sisteme de nclzire i temperaturi exterioare de baz.

CS- nclzire prin pardoseal;CP- nclzire prin plafon;RE- radiator n parapet;RI- radiator pe perete interior;

FA- sob de teracot;FO- sob de font;

CAI- nclzire cu aer cald cu circulaienatural cu ieirea aerului pe pereteleinterior;CAE- nclzire cu aer cald cu circulaie foratcu evacuarea aerului pe peretele exterior.

Uniformitatea temperaturii se obine printr-o concepie arhitectural adecvat i un sistem de nclzirefuncionnd continuu. Sistemele de nclzire care realizeaz cel mai bine acest deziderat sunt nclzirea cu ap cald cucorpuri plasate pe parapetul ferestrei i prin pardoseal i corpuri de nclzire n apropierea suprafeelor vitrate.

Pentru asigurarea condiiilor de confort optim diferena de temperatur ntr-un acelai plan orizontal nu

trebuie s depeasc un ecart de 2C de la valoarea considerat, ntr-o ambian ventilat i 1,5C ntr-o ncpereclimatizat.

3.3.2. Temperatura pereilor

Schimburile termice ale organismului uman sunt n funcie de temperatura medie a pereilor incinteinglobnd i corpurile de nclzire denumit temperatura medie de radiaie, tmr, care se poate calcula cu relaia:

.tmr=

A

At[C] (3.12)

unde: A reprezint fiecare suprafa (perete, corp de nclzire, fereastr, etc.);

t - temperatura corespunztoare.Cantitatea total de cldur sensibil degajat de corpul uman este:

Q = ( cv+ r) Sv(tv- t i) [W] (3.13)Valorilecvi rsunt sensibil echivalente, adic temperatura aerului i cea a pereilor sunt identice, cantitatea

de cldur cedat prin radiaie este egal cu cea prin convecie n condiiile n care subiecii sunt n repaus. Cnd se

mic, valoarea cvcrete deci i cldura cedat prin convecie crete, n timp ce rrmne constant. Raportul cv/reste deci variabil. Dac temperatura pereilor scade cu 1C aceasta este echivalent cu un subiect n repaus cu scdereatemperaturii ambiante. Temperatura aerului i cea a pereilor au, ntr-o anumit msur, o influen egal asuprarenclzirii corpului uman, lucru la care s-a inut seama prea puin n cercetrile asupra unei ambiante termice.

Temperatura medie a pereilor incintei trebuie s fie foarte apropiat de temperatura aerului. Dac se aflamult sub valoarea temperaturii aerului interior (exemplu: iarna) o ambian cu t i= 20C va fi resimit ca foarte rece iva trebui ridicat cu mult peste 20C pentru a se obine o senzaie de confort. Se numete temperatura rezultant

uscat n aer calm temperatura medie ntre temperatura aerului i temperatura medie a pereilor i se msoar n Ccu un glob-termometru (un termometru montat ntr-o sfera de 10cm diametru.


31/182



trs- temperatura rezultant uscat;K- coeficient de transmisie termic. viteza aerului este sub 0,1m/s.

Exist de asemenea o temperatur rezultant care permite fixarea unui nivel de confort ntr-o ambian dat,i este n funcie de temperatura rezultant uscat, de viteza aerului i de umIditatea relativ.

Figura 3.7 reprezint zona de confort pentru temperaturi rezultante uscate cuprinse ntre 19 i 23C.Temperaturile superficiale interne ale pereilor sunt date pentru o temperatura exterioar te= -10C.

Figura 3.8 reprezint temperatura superficial intern a peretelui pentru diferite temperaturi exterioare.Chiar dac temperatura exterioar este foarte sczut temperatura peretelui nu trebuie s fie niciodat sub 16C.Figura 3.9 permite evaluarea temperaturii superficiale interne pentru diferite tipuri de ferestre (clasice) i cele custraturi de aer care au o temperatur superficial n jur de 18C.

Temperaturasuperficiala

peretelui

Te

mperaturasuperficialinterioa

raperetelui

Temperatura exterioar

Figura 3.7 Delimitarea zonei de confort n funcie

de temperatura aerului i de temperaturasuperficial interioar a pereilor in teriori.

Temperatura aerului ti

Fig. 3.8 Temperatura superficial interioar

Figura 3.9 Temperatura superficialinterioar a ferestrelor clasice


32/182



Temperatura superficial a pereilor este puternic influenat de poziia corpului de nclzire iar schimbul decldur om-mediu i de poziia acestuia n ncpere (vezi figura 3.10).

n anumite cazuri cantitatea de cldur radiant primit sau cedat poate fi important att sub aspectcantitativ ct i al uniformitii. Cazurile de schimb termic asimetric conduc la stri de inconfort. Diferene de 20-30W/m2sunt uor perceptibile; o renclzire asimetric a unei pri a corpului, exemplu capul, cu mai mult de 40W/m2

provoac un inconfort sigur. Atunci cnd nlimea parapetului nu este suficient i nu se poate instala un corp denclzire radiant i efectul peretelui rece trebuie compensat printr-o temperatur a aerului mai ridicat.

Probleme mai delicate n ceea ce privete temperatura pereilor, se pun n cazul sistemelor de nclzire prinplafon, prin pardoseal sau perei radiani.

n concluzie, confortul termic depinde de temperatura medie ntre temperatura aerului i cea a pereilornconjurtori. Diferena ntre cele dou temperaturi trebuie s fie mai mic iar valoarea trebuie s se raporteze lavaloarea de 20---22C cnd pierderile de cldur ale corpului uman sunt reglate. Diferena ntre temperatura aerului itemperatura medie a pereilor nu trebuie s depeasc 3C. Pe de alt parte temperatura superficial intern apereilor nu trebuie s aibe diferene mari pentru ca organismul s cedeze cldur n mod uniform.

3.3.3 Umiditatea aerului

Cum pierderile de cldur ale organismului uman se fac parial prin evaporare de la suprafaa pielii, rezult cumiditatea aerului joac un rol important n gradul de confort. Intensitatea fenomenului de evaporare depinde pelng ali factori (ti, vi, activitate, etc.) i de diferena de tensiuni de vaporizare ntre ap de la nivelul pielii i vaporii deap coninui n aer. Umiditatea aerului este caracterizat prin umiditate relativ, punct de rou sau temperatura duptermometru umed. La temperatura ambianta normala de 20C, schimburile termice prin evaporare au un rol secundar, i deciumiditatea aerului nu este att de important, la aceast temperatur pentru gradul de confort (vezi figura 3.11).Chiar i pentru temperaturi mai ridicate organismul nu nregistreaz direct senzaia de umiditate. Creterea umiditiinu poate fi sesizat dect cu senzaia de temperatur.

n ncperile climatizate se consider c limita superioar i inferioar a nivelului admisibil al umiditiirelative 70% respectiv 35% (Norma DIN-1983 minim 30%). Atunci cnd umiditatea relativ a aerului este sub 35% cazuri ntlnite frecvent iarna, n ncperile nclzite seremarc favorizarea apariiei prafului care carbonizeaz corpurile de nclzire dnd natere amoniacului sau altor gazeiritante pentru aparatul respirator. Pe de alt parte mucoasele cailor respiratorii se usuc producndu-se o stare dedisconfort. Din acest motiv se limiteaz inferior umiditatea relativ la 35% n sezonul rece.

Umiditi relative ale aerului interior depind 70% favorizeaz n perioada rece a anului formareacondensului pe faa interioar a pereilor exteriori, ducnd la apariia mucegaiului i ciupercilor cu mirosuri specificeceea ce creeaz o stare accentuat de inconfort.

n corelaie cu creterea temperaturii umiditatea ncepe s joace un rol din ce n ce mai important prinevaporarea ei de la suprafaa pielii. Experienele au artat c limita inferioar a unui individ normal mbrcat i nrepaus, situat n jurul latitudinii de 45 nordic se situeaz n jurul valorii coninutului de umiditate de 12g/kg (vezi i

figura 3.12). Se constat c pentru o umiditate relativ de 60% transpiraia se produce la +25C i pentru un nivel de50%, la +28C. Astfel se poate determina limita superioar de confort prin prevederea unui nivel de umiditate cu attmai sczut cu ct temperatura crete. Pentru o persoan efectund o munc fizic, punctul de rou al curbei detranspiraie trebuie s fie sczut. Pentru temperaturi dup termometrul umed, ntr-o ncpere, atingnd valori de 30---

Fig. 3.10 Schimburile termice ale organismului umann funcie de tipul de nclzire (cifrele de deasuprasubiecilor reprezint cantitatea de cldur n Wemis pentru amplasamentul considerat)a- radiator n parapetul ferestrei;b- Radiator n peretele interior;c- plafon cald;d- pardoseal i plafon cald i nclzire de peretencorporat n parapet.


33/182



32C se estimeaz c ederea unei persoane nu este posibil dect un timp scurt (vezi figura 3.12). Cu ct activitateapersoanei crete timpul de edere se scurteaz considerabil. Pentru o expunere de scurt durat, temperaturile limitsuperioare de la care trebuie efectuat o pauz pentru rcirea organismului se pot lua din figura 3.13 n conformitatecu tabelul 3.6.

Figura 3.11 Influena umiditii Fig. 3.13 Temperatura i umiditateaaerului asupra confortului maxime admisibile pentru o edere de

scurt durat n funcie de activitate(dup DIN 33403)

Fig.3.12 Curba de transpiraie i curba limit de activitateprofesional n diagrama de aer umed.


34/182


35/182



3.3.5 mbrcmintea

Joac un rol considerabil asupra senzaiei de confort. Se poate resimi senzaia de bine, foarte rapid , ntr-oncpere mai rece dar mbrcat mai gros i invers ntr-o ncpere mai cald cu o mbrcminte mai lejer.

Izolaia termic dat de o inut vestimentar poate varia n limite foarte largi. Rezistenele termice, Rv,i,

pentru cteva elemente vestimentare au fost date n tabelul 3.3 iar pentru anumite ansamble vestimentare n tabelul3.7. Dac se admite c criterii de confort ca temperatura medie cutanat a unui individ n repaus sau ntr-oactivitate lejer trebuie s rmn constant, se poate defini o temperatur de confort tccu relaia:

tc= t0- q (1/ki+ Rv,i+ 1/e) [C] (3.14)unde:

t0- temperatura organismului uman, t0=37C; q - cedarea de cldur a organismului, n W/m2 (conform tabelului 3.6);

ki- coeficient de transmisie termic al pielii = 10---20W/m2C (n medie ki=15W/m

2C);Rv,i- rezistena termic n m

2C/W;

e- coeficient superficial exterior,e9W/m2C n aer calm.

Aceasta ecuaie este reprezentat n figura 3.15 pentru diferite activiti metabolice i rezistenei ale

mbrcmintei (ANFOR).

3.4 CONDIII LOCALE DE CONFORT

Dei corpul uman poate fi neutru ntr-un mediu anume, adic ecuaia de confort termic s fie satisfcut , nuva exista confort termic dac o parte a corpului este cald i o alta rece. Acest disconfort local poate fi cauzat de uncmp de radiaie asimetric (exemplu: ferestre reci sau radiatoare calde), de contactul cu o pardoseal cald sau rece,de un gradient de temperatur vertical sau de o rcire convectiv a corpului (senzaia de curent).

3.4.1 Radiaia termic asimetric

n birouri i n cldirile de locuit radiaia asimetric este n principal, datorat ferestrelor reci i plafoanelornclzite, iar n cldirile industriale se datoreaz corpurilor de nclzire infraroii, echipamentelor fierbini sau reci, sau

tuturor laolalt. Asimetria radiaiei poate fi descris de un parametru numit temperatur asimetric de radiaie, tpr,definit ca diferena dintre temperaturile planurilor radiante a doi perei plani opui unui element mic plan.Temperatura planului radiant, tpr, este temperatura uniform a incintei n care fluxul incident radiant pe o parte aelementului mic radiant este acelai ca n mediul real. Temperatura planului radiant este un parametru care descrieefectul radiaiei termice pe o direcie, spre deosebire de temperatura medie de radiaie, tmr, care descrie radiaia petoate suprafeele nconjurtoare. Aceasta se poate calcula cu relaia:

tpr= t1Fp-1+ t2Fp-2+------+tnFp-n (3.15)n care:

tn- temperatura suprafeei n;Fp- coeficientul unghiular ntre un element de suprafa mic i suprafaa respectiv.

Relaia este valabil pentru suprafee cu emisivitate mare (majoritatea materialelor de construcie), pentrudiferene mici ntre suprafeele incintei i deoarece suma coeficienilor unghiulari este 1. Studiile asupra asimetriei deradiaie s-au finalizat n stabilirea unor limite pentru temperaturile radiante plane de ctre ISO i ASHRAE. Limita ndirecia vertical este de 5C i n direcia orizontala de 10C. Amndou aceste limite se refer la un plan orizontal mic(asimetrie vertical) sau la un plan vertical mic (asimetrie orizontal) la 0,6m deasupra pardoselii.

3.4.2 Gradient vertical de temperatur a aerului

Temperatura aerului ntr-o incint, n mod normal nu este constant, ci crete pe verticala de la podea spreplafon sau variaz orizontal de la un perete sau fereastr exterioar ctre un perete interior. Gradientul detemperatur vertical este n mod particular o surs de disconfort pentru o persoana eznd sau n picioare. Dac acestgradient este mare, disconfortul nclzirii poate s apar la nivelul corpului i/sau disconfortul rcirii s apar la

picioare, dei corpul ca ntreg poate fi, termic, neutru.ISO 7330 recomand gradientul maxim de temperatur a aerului, ntre 0,1m i 1,1m deasupra pardoselii, de

3C, pentru persoan aezat, iar ASHRAE acelai gradient, ntre 0,1m i 1,7m pentru o persoan n picioare.


36/182



3.4.3 Pardoseal calda sau rece

Iarna, senzaia de picioare reci este o cauz obinuit a disconfortului termic printre subiecii sedentari nbirouri i locuine. Aceasta poate fi datorat unei temperaturi sczute la nivelul pardoselii i/sau unei stri termicegenerale a persoanei. Marja de temperaturi pentru o pardoseal mochetat i picior gol este ntre 21C i 28C.

Materialul pardoselii nu are influen semnificativ pentru piciorul nclat. O temperatur optim a pardoselii este de25C pentru persoane aezate i 23C pentru persoane n micare.

ISO 7730 recomand o temperatur a pardoselii ntre 19C i 26C pentru activitate uoar, sedentar iarna,iar ASHRAE , ntre 18C i 29C. Aceste limite sunt aplicabile subiecilor nclai corespunztor.

3.4.4. Viteza local a curenilor de aer

Curentul este definit ca o rcire nedorit a corpului uman datorat micrilor de aer. Este una din cele maifrecvente cauze de inconfort n interiorul unei cldiri rcite sau nclzite. Curentul produce un efect de rcire a pieliiprin convecie care este dependent de diferena de temperatur ntre aer i piele, viteza aerului, amplitudineafluctuaiilor de vitez a aerului, adic de nivelul de turbulen.

Fanger propune o corelaie ntre viteza medie, temperatura aerului i procentajul de insatisfacii funcie decare ASHRAE i ISO specific maximul vitezei medii a aerului de 0,15m/s iarna i 0,25m/s vara (vezi figura 3.14 ).Senzaia de curent este semnificativ influenat de intensitatea turbulenei curentului de aer. Pentru un

procentaj dat de insatisfacii o vitez semnificativ mai mare este permis dac TI (intensitatea turbulentei) este maimic. Influena TI asupra femeilor este mai uor ridicat dect a brbailor dar numai la viteze mici i se manifest ngeneral la nivelul corpului. Procentul de insatisfacii poate fi calculat cu relaia propus de FANGER i acceptat demarea majoritate a cercettorilor:

PI = (34 - ti) (vi- 0,05)b

(a + cTI) (3.16)unde: PI - procentajul de insatisfacie, %;

vi- viteza medie a aerului, m/s;ti- temperatura aerului, C;

TI - intensitatea turbulenei;a - constant = 3,143;b - indice = 0,6223;

c - constant = 0,3696.Domeniul celor trei parametrii folosii n ecuaia (3.16) sunt 20C< t i< 26C, 0,05m/s< vi< 0,4m/s i 0%< TI2,0

1,4

0,8

0,6

0,5

0,40,35

0,3

0,2

0,25

0,15

R= d

>20

Rezistenatermic(m

k/W)

2

Q

P E

c

QR

P E

QC

T

QR

T I

Q=Sq

hZ L


65/182



Cazuri speciale:

a) poduri neventilate

Fluxurile termice ptrunse n pod, figura 5.6, determin o temperatur medie n podmp

t i o variaie a

acesteiatp .Variaia temperaturii n pod tpn jurul valoriimp

t este dat de partea variabil a fluxului termic i se

poate determina cu relaia :

jj

3

1smjji

pm

3

1ipmpmsmjj

CC3

C2

C1

kSSk

ktSSkt

t

)tt(Sk)tt(kS

QQQQ

(5.8)

Variaia temperaturii n pod tpm este dat de partea variabil a fluxului termic i se poate determina curelaia:

ji

ji

j

smsijjjv

jj

vp

s

sB

)tt(SQ:unde

SB

Qt

(5.9)

Deci fluxul termic ptruns din pod n ncpere :]t)tt(k[SQ piimp (5.10)

b) poduri ventilate

Fig. 5.7, sunt o soluie aplicat n cazul ncperilor climatizate de interes deosebit, unde se caut diminuareamaximului din aporturi de cldur exterioare prin splarea, podului cu o parte din aerul evacuat din ncpere.

Fig. 5.6

Q =(S ,k ,1 1 1

t ,t )s 1 s m 1

Q2

Q3

S,k,

tp

tp m

INCAPERE CLIMATIZATA

i p

ti


66/182



5.2. APORTURI DE CLDUR PRIN ELEMENTE NEINERIALE

Relaia general de calcul: ca i n cazul aporturilor prin elemente ineriale se iau n consideraie cele dou

cauze principale: intensitatea radiaiei solare i diferena de temperatur.

Radiaia solar n prezena unei ferestre, fig. 5.8, se descompune:I=IR+Ia+IIII=I radiaia ptruns n ncpere=0,9 pentru ferestre simple=0,9 pentru ferestre duble

Pentru geamuri cu alte caliti este mic.IR- radiaie reflectatIa- radiaie acumulat

n funcie de poziia ferestrei n faad, de existena unor obstacole, orientare, poziia soarelui pe orizontulceresc, fereastra poate fi parial sau total umbrit, fig. 5.9. .

Fig. 5.7

Fig. 5.8

Ti

tp

Q2

Q1

Q3

ti

, k,

L(t )e v

SL

IR I

a

Ii

I


67/182



Radiaia solar are dou componente IDi Id.Radiaia solar ID acioneaz numai n anumite ore din zi n funcie de orientare i numai asupra suprafeei

nsorite a geamului Si. Radiaia solar difuz acioneaz pe toat durata de strlucire a soarelui i pe toat suprafaaferestrei S=B*H.

t= i*s tt acioneaz permanent pe toat suprafaa ferestrei, unde

*st are aceeai semnificaie i aceeai

expresie ca i n cazul elementelor ineriale, numai coeficientul de absorbie a radiaiei solare, A, este altul, mult maimic.

Influena radiaiei solare mai este afectat de : calitatea geamului; tipul ferestrei; existena unor mijloace deecranare; raportul dintre suprafaa efectiv a geamului i suprafaa total a ferestrei (ponderea cercevelelor).

Fiind un flux radiant acesta va fi preluat mai nti de elementele de delimitare interioar, mobilier, etc. i apoicedat aerului interior prin convecie, ceea ce face s apar o defazare ni o ameliorare n, pe partea preluat deaerul interior. Pentru acest efect, n relaia de calcul s-a introdus un coeficient de acumulare ,,m.

Relaia de calcul conform STAS 6648/1-82 este

QFE=QI+QT (5.11)Unde: QI- fluxul de cldur ptruns prin fereastr datorat intensitii radiaiei solare i calculat cu relaia

QI=c1c2c3m(Sia1a2maxd

maxD SII ) W (5.12)

cu: c1- coeficient de calitate al geamului (conform anexa 6);c2- coeficient de ecranare (conform anexa 6);

c3- coeficient n funcie de raportul

FEREASTR

GEAM

S

S, fig. 5.10;

Fig. 5.9

Fig. 5.10

Si

Sn hu

i

B

S

a z i m u t

h

s2

bu

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

10c3

S(m )2


68/182



m- coeficient de acumulare termic;

m=f(smed) ; smed=

j

jj

S

sS(conform anexei 4);

Sj - suprafaa interioar a elementului de construcie, m2;

sj coeficientul de asimilare termic al elementelor de construcie, din care suntfcute nchiderile ncperii

Si- suprafaa nsorit a ferestrei: Si=(H-hu)(B-bu);

bu-limea benzii umbrite: bu=c1s1; c1=f();hu-nlimea benzii umbrite: hu=c2s2-h; c2=f(i);- azimut solar; i-unghi de nlime solar (coeficienii c1 i c2conform anexa 5);

QT=Sk( *

st -ti) (W);

S = BxH suprafaa total a ferestrei (m2);k = coeficient global de transfer de cldur (W/m2*K);

*st =te+ I

A

e, temperatura aerului nsorit la suprafaa ferestrei;

ti- temperatura aerului interior,0

C.

Semnificaia fizic a coeficientului mn general relaia fluxului termic ptruns prin fereastr

Qi=cSI (5.13)c-coeficient de calitate;

S-suprafaa ferestrei;

)(24

n2cosIII Mjnm

Fiind flux radiant este preluat de elemente de delimitare ale ncperii, mobilier, asupra crora va produce unefect de supranclzire

iiii

i

ScSI

SQ

(5.14)

avnd o component constant

ii

mc

S

cSI

(5.15)

i una variabil

ii

Mn

vS

)(24

n2cosIcS

(5.16)

Datorit efectului de acumulare al pereilor (mobilier) ca element inerial, n cedarea de cldur ctre aerul

interior va apare o amortizare i o defazare a fluxului termic variabil, adic

ii

nMnn

vS

)(24

n2cosIcS

(5.17)

deci diferena de temperatur care determin schimbul de cldur dintre elementele interioare i aerul interior, va fi :

vcii t

adic:

)](24

n2cosII[cSQ nMnnmred (5.18)

deci relaia fluxului termic are aceeai structur, dar defazat i amortizat, ca i cum ar fi produs de o intensitate

redus a radiaiei solare. Din figura 5.11, se observ decalajul R i diferene (amortizarea) dintre QM i QR.Suprafeele 1 i 2 sunt egale.


69/182



Pentru calcule inginereti:

max

red

I

I

mMsuri de reducere a aporturilor de cldur

Aporturile din exterior datorate temperaturii i radiaiei solare pot avea o pondere important asupra sarciniide rcire. Se poate aciona prin :

o reducerea gradului de vitrare la strictul necesar din punct de vedere igienic, dac nu se poate se vorfolosi elemente cu capacitate de acumulare mari;

o orientarea ctre N, NV, NE sau ax longitudinal E-V;o prevederea unor ecrane n dreptul ferestrelor (jaluzele);o prevederea unor elemente de construcie pentru umbrirea ferestrei;o folosirea unor geamuri reflectorizante sau absorbante;

aceasta pentru ferestre. Pentru reducerea aporturilor de cldur prin elemente ineriale se poate opta pentru:

o folosirea unor materiale cu rezisten termic bun deci pentru obinerea unui k mic;o structura de nchidere s realizeze o amortizare i o defazare astfel nct fluxul maxim s ajung n

ncpere spre orele din noapte (atunci teeste mai mic);o folosirea finisajelor de culoare deschis n vederea reflectrii radiaiei solare (deci un coeficient de

absorbie A mic);o folosirea axei longitudinale a construciei dup direcia E-V.

5.3. APORTURILE DE CLDUR DE LA NCPERILE VECINE

n cazul ncperilor slab nsorite aporturile de la acestea, vecine ncperii climatizate, Qiv se determin, nregim staionar cu relaia :

apipiiapipiiv tkS)tt(kSQ (5.19)unde at se alege n funcie de orientarea peretelui interior.

ORIENTARE N, NE, NV E S, SV, SE V

ta 2 3 4 5

Pentru ncperi vecine cu vitraj mare temperatura lor interioar are variaii importante, asemntoare cucale exterioare, dar defazate i amortizate. Fluxul termic se poate determina cu:

viimPiPiiv Q)tt(kSQ (5.20)unde : tiM- temperatura medie a ncperii vecine

)tt(SQ imsjijjv (5.21)Qvi timrezult pe baz de bilan termic (vezi caz pod neventilat)

Fig. 5.11


70/182



5.4. DEGAJRI DE CLDUR DE LA SURSE INTERIOARE

Sursele interioare poteniale de degajri de cldur sunt : oamenii, iluminatul, maini acionate electric,

suprafee calde, materiale care se rcesc, etc.

5.4.1. Degajri de cldur de la oameni

Degajarea de cldur de la oameni este dependent de mai muli factori din care cei mai importani se referla felul activitii care evideniaz efortul depus i temperatura aerului interior.

QOM=NqOM (W)unde:

N-numr de ocupani;qOM- degajare specific de cldur a unei persoane n funcie de starea de efort i temperatura aerului

interior. Este dat n tabele sau nomograme ca n figura 5.12.Din nomograme se poate citi:qt- cldura total degajat;qlcldura latent;qp=qt-qlcldura perceptibil;q- cantitate de umiditate degajat.n cazul ventilrii n sistem jos-sus cedarea de cldur prin anumite pri ale corpului, prin modul de

producere sau propagare nu influeneaz bilanul zonei de edere )zona de lucru). La deplasarea uniform a aerului dejos n sus cldura latent ql degajat la temperatura medie a corpului, prezint o for ascensional care face sprseasc zona de lucru. De asemenea partea convectiv a cedrii de cldur a omului nu afecteaz zona de edere.

Degajrile de cldur prin talpa picioarelor este transmis prin conducie pardoselii care are o temperatur maisczut.Pentru poziia eznd, fig.5.13, se poate aprecia c treizeci la sut din cldura perceptibil degajat de restul

corpului este preluat de scaun astfel c, innd seama de cele artate, n acestcaz sarcina termic degajat de oameni este :

*OM

*OM NqQ (5.22)

n care :

)q3,0qqq(qq corprestpdconvlOM*OM

)qqq(qqq mpdcapradconvcorprest qconv- degajare de cldur prin convecie pentru ntreg corpulqrad- degajare de cldur prin radiaie pentru ntreg corpulqcap- degajare de cldur prin convecie i radiaie a capuluiqpd- cedare de cldur prin tlpi prin pardosealqm- cedare de cldur prin convecie i radiaie a minilor i antebraului.

muncusoar

repaus

qt

ql

ti

g

36

Fig. 5.12


71/182



Toate mrimile respective se pot calcula cu relaiile indicate la confortul termic cu precizarea c tc-temperatura corpului omului se va aprecia ca o temperatur medie pentru diferite pri ale corpului pentru care,inclusiv suprafaa acestora, sunt stabilite date medii statistice de ctre W. Frank sau mai recente de ctre P. O. Fanger.

5.4.2. Degajri de cldur de la iluminatul electric

Fluxul de cldur degajat de la sursele de iluminat electric se determin cu relaia:

Q=NilB (W) (5.23)n care:

- Nileste puterea instalat a surselor de iluminat n W;

- B este coeficient care ine seama de partea de energie electric transformat n cldur .n cazul iluminatului incandescent repartiia cldurii este 72% cldur radiant i 28% cldur convectiv i

conductiv (inclusiv lumin) i pentru iluminatul fluorescent 26,5% este cldur radiant i 73,5% cldur convectiv iconductiv. Aceste date sunt necesare n cazul sistemului de ventilare jos - sus.

Dei este destul de nsemnat cantitativ, fluxul termic provenit de la iluminatul electric nu se introducentotdeauna sau cu ntreaga valoare n bilanul termic. Un caz tipic este acela al ncperilor vitrate cnd sarcinatermic este impus de radiaia solar i care evident la acea or iluminatul electric nu este necesar.

5.4.3 Degajri de cldur de la maini acionate electric

QME=1234NME (5.24)n care:

NMEeste puterea instalat a mainilor;

1 -coeficient de corecie n funcie de raportulinst

max

NN ;

2- coeficient de corecie n funcie de raportulmax

med

N

N;

3-coeficient de simultaneitate;4-coeficient de corecie n funcie de modul de preluare a cldurii de ctre aer.

Produsul coeficienilor poate s ajung la 0,2.

Fig. 5.13

Instalatii ventilare

Documents

Transcript of Instalatii ventilare