REZUMAT - doctorat.tuiasi.ro DE DOCTORAT... · - REZUMAT - OPTIMIZAREA SISTEMELOR DE ÎNCĂLZIRE...

UNIVERSITATEA TEHNICĂ“GHEORGHE ASACHI” DIN IAŞIFacultatea de Construcții și Instalații

TEZĂ DE DOCTORAT- REZUMAT -

OPTIMIZAREA SISTEMELOR DEÎNCĂLZIRE ÎN CLĂDIRILE DE CULT

Conducător de doctorat,Prof. univ. dr. ing. Ion ȘERBĂNOIU

Doctorand,Ing. Florin-Emilian ȚURCANU

- IAŞI, 2018 -

Optimizarea Sistemelor de Încălzire în Clădirile de Cult

Iași, 2018 Țurcanu Florin Emilian Pagina 2



CUPRINSCUPRINS ................................................................................................................................... 31. CAPITOL 1 - INTRODUCERE, STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERII PE PLAN

NAȚIONAL ȘI INTERNAȚIONAL ................................................................................... 51.1 NECESITATEA ȘI OPORTUNITATEA CERCETĂRII.......................................... 51.2 OBIECTIVELE TEMEI DE CERCETARE .............................................................. 5

2. CAPITOL 2 - CLĂDIRILE DE CULT – DE LA NEVOI SOCIALE LA NEVOI PERSONALE.............................................................................................................................................. 72.1 EVOLUȚIA DEZVOLTĂRII CLĂDIRILOR DE CULT ......................................... 72.2 CLASIFICAREA CLĂDIRILOR DE CULT............................................................. 82.3 INSTALAȚIILE DE ÎNCĂLZIRE PENTRU CLĂDIRILE DE CULT .................... 8

2.3.1 PRINCIPII GENERALE PENTRU REALIZAREA INSTALAȚIILOR DEÎNCĂLZIRE ÎN CLĂDIRILE DE CULT ...................................................... 8

2.3.2 NECESARUL DE CĂLDURĂ PENTRU CLĂDIRILE DE CULT.............. 92.3.3 SISTEME DE ÎNCĂLZIRE UTILIZATE ÎN CLĂDIRILE DE CULT ...... 172.3.4 IMPACTUL INSTALAȚIILOR ASUPRA CLĂDIRILOR DE CULT ....... 22

3. CAPITOL 3 - CONFORTUL TERMIC ÎN CLĂDIRILE DE CULT ............................... 233.1 CONCEPTUL DE CONFORT TERMIC EVOLUȚIE, CONȚINUT ..................... 23

3.1.1 MĂSURAREA ENERGIEI PRODUSE DE METABOLISM..................... 253.1.2 PIERDERI DE CĂLDURĂ PRIN CONDUCȚIE, CONVECȚIE ȘI RADIAȚIE

DINTRE ORGANISMUL UMAN ȘI MEDIU AMBIANT ........................ 253.1.3 PIERDERI DE CĂLDURĂ LA NIVELUL PIELII PRIN DIFUZIE

CUTANATĂ ................................................................................................ 263.1.4 CONDUCȚIA CĂLDURII PRIN VESTIMENTAȚIE ................................ 263.1.5 ECUAȚIA DE CONFORT. BILANȚUL TERMIC DIN CORPUL UMAN26

3.2 FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ CONFORTUL TERMIC ÎN CLĂDIRILE DECULT........................................................................................................................ 283.2.1 MICROCLIMATUL INTERIOR................................................................. 283.2.2 INDICII DE CONFORT – PMV ŞI PPD ..................................................... 30

4. CAPITOL 4 - CERCETĂRII IN SITU PRIVIND CONFORTUL ÎN CLĂDIRILE DE CULT............................................................................................................................................ 324.1 MICROCLIMATUL ÎN CLĂDIRILE DE CULT – OBIECT AL CERCETĂRII IN

SITU ......................................................................................................................... 324.2 OBIECTIVELE CERCETĂRII IN SITU; CONDIȚII DE MĂSURARE ............... 334.3 ECHIPAMENTE, PARAMETRI MĂSURAȚI, CONDIȚII FOLOSITE PENTRU

MĂSURAREA IN SITU .......................................................................................... 334.4 CLĂDIRILE DE CULT – OBIECT AL MĂSURĂTORILOR IN SITU ................ 334.5 INTERPRETAREA REZULTATELOR OBȚINUTE DIN MĂSURĂTORILE IN SITU

.................................................................................................................................. 384.6 TERMOGRAFIA ÎN STUDIUL MICROCLIMATULUI DIN CLĂDIRILE DE CULT

.................................................................................................................................. 434.6.1 TERMOVIZIUNEA APLICATĂ CLĂDIRILOR DE CULT ..................... 43

5. CAPITOL 5 - MODELAREA NUMERICĂ ȘI CALCULUL CONSUMURILOR DEENERGIE PRIN METODE DINAMICE ÎN CLĂDIRILE DE CULT ............................. 455.1 ASPECTE GENERALE ALE METODELOR NUMERICE................................... 455.2 MODELAREA TERMICĂ A CLĂDIRILOR DE CULT ....................................... 45

5.2.1 MODELAREA ANVELOPEI CLĂDIRILOR DE CULT ........................... 465.2.2 MODELAREA CLIMATULUI INTERIOR................................................ 465.2.3 MODELE DE TURBULENȚĂ.................................................................... 475.2.4 DISCRETIZAREA ECUAȚIILOR DE GUVERNARE .............................. 50

5.3 ANALIZA NUMERICĂ DE TIP CFD ASUPRA BISERICII MONUMENT UNESCO- TREI IERAHI DIN IAȘI........................................................................................ 50



5.3.1 GENERAREA MODELULUI GEOMETRIC ............................................. 525.3.2 IMPUNEREA CONDITII LA LIMITĂ ASUPRA DOMENIILOR ............ 525.3.3 DISCRETIZAREA GEOMETRIEI DE CALCUL ȘI ALEGERA MODELULUI

DE TURBULENȚĂ ..................................................................................... 545.3.4 VALIDAREA MODELULUI NUMERIC ȘI ANALIZA DATELOR

OBȚINUTE .................................................................................................. 545.4 ANALIZĂ NUMERICĂ DE TIP BES ASUPRA BISERICII MONUMENT UNESCO

- TREI IERAHI DIN IAȘI........................................................................................ 646. CAPITOL 6 - EVALUAREA EFICIENȚEI ECONOMICE PENTRU SISTEMELE DE

ÎNCĂLZIRE ÎN CLĂDIRILE DE CULT.......................................................................... 656.1 PROBLEMA OPTIMIZĂRII ................................................................................... 656.2 METODA PROMETHEE ........................................................................................ 656.3 CRITERII PRIVIND ALEGEREA SISTEMULUI DE ÎNCĂLZIRE ÎNTR-O

CLĂDIRE DE CULT ............................................................................................... 666.4 ANALIZA MULTICRITERIALĂ ÎN PROMETHEE PENTRU ALEGEREA

SISTEMULUI OPTIM DE ÎNCĂLZIRE................................................................. 667. CAPITOL 7 - CONCLUZII GENERALE, CONTRIBUȚII ȘI VALORIFICAREA

REZULTATELOR............................................................................................................. 697.1 CONCLUZII GENERALE....................................................................................... 697.2 CONTRIBUȚII......................................................................................................... 787.3 VALORIFICAREA TEZEI DE DOCTORAT......................................................... 80

8. BIBLIOGRAFIE ................................................................................................................ 84



1. CAPITOL 1 - INTRODUCERE, STADIUL ACTUAL AL CUNOAȘTERIIPE PLAN NAȚIONAL ȘI INTERNAȚIONAL

1.1 NECESITATEA ȘI OPORTUNITATEA CERCETĂRII

În contextul schimbărilor climatice și pe fondul reducerii resurselor de combustibili fosili,consumul de energie a devenit o problemă la nivel mondial. Scăderea consumului de energie adevenit prioritară atât pentru Uniunea Europeană, implicit și pentru țările componente printre careși România. (Iancu, 2013) (Ionescu, 2011)

1.2 OBIECTIVELE TEMEI DE CERCETARE

Clădirile cu destinație specială, incluzând aici clădirile de cult, servesc pentru “hrana”spirituală a unui segment important din populația globului, populație care își petrece o perioadămai mare sau mai mică în interiorul acestora.

La fel cum clădirile în care OMUL își petrece o perioadă importantă de timp, și clădirile decult, nu puține pe teritoriul unei țări, trebuie să asigure un anumit confort termic.

Mai mult decât atât, clădirile de cult adăpostesc adevărate opere de patrimoniu. Ne referimaici la picturile și dotările interioare, care vorbesc generațiilor succesive de avansul civilizațieiunei comunități.

Pornind de la aceste constatări, apreciem că obiectivul principal al cercetării noastre seconcretizează în identificarea unui sistem de încălzire optim, compatibil cu soluția constructivă aclădirii de cult, cu gradul de izolare termică a acesteia, cu posibilitatea de asigurare a confortuluitermic pentru cei ce frecventează clădirea respectivă, toate gândite prin prisma unui consum câtmai scăzut de energie.

Pornind de la acest deziderat avem în vedere:

- identificarea prin măsurători in situ, cu aparatură adecvată, a parametrilor de

confort: temperatură, umiditate, etc., în clădiri de cult, diferite ca soluție

constructivă, ca volumetrie, ca materiale utilizate, etc.

- analiza critică a situației existente, legată de parametrii de confort, de climatul

interior realizat pentru conservarea elementelor interioare de arhitectură.

Concluziile desprinse din această analiză servesc pentru alegerea unui sistem de

încălzire adecvat.

- cuantificarea parametrilor de confort actuali în clădirile de cult, luând în

considerare o multitudine de factori, printre care:

soluția constructivă a clădirii de cult; materialul din care este structura

realizată; configurația în plan și spațiu; dimensiunile geometrice ale

anvelopei; zonele opace și zonele vitrate, etc.;

amplasarea clădirii de cult în zona geografică și orientarea acesteia față

de punctele cardinale;



sistemul de încălzire utilizat în prezent și randamentul acestuia;

gradul de utilizare a clădirii de cult, în special perioadele când apar

aglomerații de enoriași.

- creionarea unui sistem de încălzire adecvat, care ar putea să răspundă parametrilor

de confort optimi, ce asigură atât condiții necesare pentru cei ce frecventează

asemenea lăcașuri dar și pentru conservarea bunurilor de patrimoniu din acestea;

- simularea funcționării sistemelor propuse, pentru a constata în ce măsură acestea

corespund exigențelor de performanță privind asigurarea unui confort optim în

clădirile de cult;

- selectarea variantei optime de sistem de încălzire folosind metode de optimizare

multicriteriale luând ca și criterii atât parametrii de confort, cât și indicatorii

tehnico-economici, durata de execuție, efortul financiar, durata de utilizare, etc..

Cel mai important obiectiv al tezei este determinarea sistemului de încălzire din clădirileidentificate ca fiind lăcașe de cult, care aduce cele mai bune beneficii privind confortul termic,cerințe energetice scăzute, asigură conservarea elementelor de patrimoniu și care se integrează dinpunct de vedere estetic în interiorul clădirilor de cult.

Insistând pe principalul obiectiv al tezei, ne propunem analiza critică a situației existente dinmai multe lăcașuri de cult în ceea ce privește asigurarea încălzirii, cu sinteza efectelor constatatepentru diferite sisteme de încălzire prin:

- măsurători ale principalilor indicatori de confort (temperatură - T=0C, umiditate -Rh=%);

- observații asupra anvelopei cu ajutorul camerei cu termoviziune;- elaborarea modelelor de tip computational fluid dynamics (CFD) pentru a

permite evaluarea microclimatului interior;

- simularea perioadei de încălzire cu ajutorul softului EnergyPlus pentru evaluareaconsumurilor de energie punând în balanță confortul rezultat.

Datele obținute în urma simulărilor ne propunem să le utilizăm pentru selecția varianteioptime de sistem de încălzire având ca obiectiv minimizarea cheltuielilor energetice, creștereaconfortului termic, asigurarea condițiilor optime pentru conservarea patrimoniului cultural dinclădirile de cult.

Analiza situației existente se efectuează pe baza informațiilor obținute prin următoarelemetode :

- intervievarea reprezentanților autorizați ai beneficiarului;

- verificarea lucrărilor la teren și relevarea aspectelor semnificative;

- analize numerice și preluare de date experimentale din siturile alese;

- identificarea prevederilor din principalele reglementări tehnice specifice.



2. CAPITOL 2 - CLĂDIRILE DE CULT – DE LA NEVOI SOCIALE LANEVOI PERSONALE

2.1 EVOLUȚIA DEZVOLTĂRII CLĂDIRILOR DE CULT

O clădire de cult este un edificiu delimitat spațial, construit după anumite reguli, folosit înritualuri consacrate, unde se adună practicanții unei religii pentru a se ruga, pentru a participa ladiverse ritualuri religioase sau ceremonii legate de sărbătorile religioase. Clădirile de cult suntsimboluri ale expresiei spirituale, care contribuie la definirea identității umane și culturale a uneicomunității. (***, Healthy Building Network, 2018)

O clădire dedicată scopurilor religioase, cuprinde pe lângă elementele constructive comune(acoperiș, pereți, pardoseli, finisaje) și elemente constructive cu rol liturgic. Configurația spațialăa clădirilor și designul arhitectural servesc acelorași scopuri principale, liturgice Tabelul 2.1.

Tabelul 2.1 Clasificarea principalelor tipuri de clădiri de cultNr.crt.

Tipul clădirii decult Elemente constructive distincte Dotări interioare

1. Biserici Creștine

După stilularhitectural

Stilul Romanic, începând cu sec. al-X-lea

pridvor, pronaos,naos, strană,

catapeteasmă, altar,turlă, clopotniță,

amvon, cor,prezbiteriu, criptă,

abside, calotă, boltă,vitralii, orgi, etc.

Stilul Bizantin, începând cu sec. al-V-lea

Stilul Slavon, începând cu sec. al-IX-leaStilul Gotic, începând cu sec. al-XIII-

leaStilul Renascentist sau Baroc,

începând cu sec. al-XVI-leaStilul Art Nouveau (modern și postmodern), începând cu sec. al-XX-lea

După tipularhitectural

CatedralăDom

BasilicăParaclisCapelă

După planurile deprincipale de

construire

plan în formă de Cruce Greacăplan în formă de Cruce Latină

Plan Centralplan în Formă De Navă (cu una sau mai

multe nave)

2. Sinagogă Stilul arhitectural

Stilul Central European (polonez-lituanian)

chivotul legii, tablelelegii, estrada suport

pentru bimah,menora, lampadar,

strane, etc.

Stilul EgipteanStilul Maur - Spaniol

Stilul Modern

3. Moschee Stilul arhitectural

forma în plan este de obicei Pătrată sauDreptunghiulară (Plan Arab), cu o

zonă centrală destinată rugăciunii,acoperișul sub formă de cupolă este

susținut de mai multe coloane, acestafiind flancat pe exterior de mai multe

minarete

mihrab, cupolă, salăde rugăciune,

covoare, vitralii, etc.



2.2 CLASIFICAREA CLĂDIRILOR DE CULT

Statisticile cu privire la clădirile de cult din țara noastră sunt limitate. La nivelul anului 1948nu sunt date clare care să menționeze numărul de biserici din România. Voi utiliza în descriereaclădirile de cult datele culese din documentele puse la dispoziție de instituții ale STATULUIROMÂN sau oficialități ale diverselor culte. Conform datelor furnizate de situl Secretariatului deStat pentru culte (Tabelul 2.2) în România se găsesc un număr de 27384 de biserici, numărulbisericilor ridicate după 1989 este de 8413 edificii de cult, iar în construcție se află 1578 deimobile.

Tabelul 2.2 Numărul de biserici aparținând cultelor religioase din România în anul 2017 (datepreluate de pe site-ul Secretariatului de stat pentru culte)

NR.CRT. CULT RELIGIOS NUMĂRUL DE BISERICI PROCENTE1 Biserica Ortodoxă Română 16403 59.9%2 Episcopia Ortodoxă Sârbă din Timișoara 63 0.23%3 Biserica Romano-Catolică 1632 5.96%4 Biserica Română Unită cu Roma, Greco-Catolică 413 1.51%5 Arhiepiscopia Bisericii Armene 22 0.08%6 Biserica Creștină Rusă de Rit Vechi din România 67 0.24%7 Biserica Reformată din România 1352 4.94%8 Biserica Evanghelică Augustană 246 0.90%9 Biserica Evanghelică Lutherană 47 0.17%

10 Biserica Unitariană Maghiară 147 0.54%11 Cultul Creștin Baptist 1571 5.74%12 Biserica Creștină după Evanghelie 459 1.68%13 Biserica Evanghelică Română 214 0.78%14 Cultul Creștin Penticostal 2925 10.68%15 Biserica Adventistă de ziua a 7-a 1269 4.63%16 Federația Comunităților Evreiești din România –Cultul Mozaic 103 0.38%

17 Cultul Musulman 81 0.30%18 Organizația Religioasă Martorii lui Iehova 370 1.35%

2.3 INSTALAȚIILE DE ÎNCĂLZIRE PENTRU CLĂDIRILE DE CULT

Începând cu anii 1960 nivelul de înțelegere privind încălzirea lăcașurilor de cult a crescut.Astfel, cercetătorii specializați în sisteme de încălzire și de protecție a monumentelor au remarcatcă odată cu creșterea nivelului de confort termic pot apărea efecte negative asupra clădirilor decult și a obiectelor de patrimoniu. O parte din cercetările de atunci au stat la baza unor ghiduriprivind realizarea sistemelor de încălzire din biserici care să vină în ajutorul proiectanților,arhitecților și autorităților bisericești. (Schellen & Lambertus, 2002), (***, www.britannica.com,2016), (Carlucci, 2013)

2.3.1 PRINCIPII GENERALE PENTRU REALIZAREA INSTALAȚIILOR DEÎNCĂLZIRE ÎN CLĂDIRILE DE CULT

Rolul principal al instalațiilor este de a asigura, în egală măsură, confortul fiziologic șimicroclimatul necesar conservării frescelor, obiectelor de cult și odoarelor. Alegerea șimaterializarea soluțiilor trebuie să fie condiționată de posibilitățile de adaptare la teren, cu impactnociv minim (Foucquier, et al., 2013). În raport cu particularitățile constructiv – funcționale ale



acestor categorii de clădiri, soluțiile adoptate pentru instalații trebuie să aibă în vedere următoareleprincipii generale:

- realizarea parametrilor de confort și siguranță în conformitate cu prevederile normelortehnice în vigoare;

- comasarea funcțiunilor tehnice și disimularea elementelor de instalații;- asigurarea autonomiei și flexibilității funcționale;- gestiunea centralizată a sistemelor de instalații;- obținerea eficienței energetice.

picioare sa fie mai mică de 1,50C; temperatura pardoselii să fie între 17-260C.

2.3.2 NECESARUL DE CĂLDURĂ PENTRU CLĂDIRILE DE CULT

Crearea unui climat interior, separat de cel exterior, este scopul principal al oricărei clădiri.În acest sens, climatul interior înseamnă oferirea confortului oamenilor care folosesc aceste clădiri.În majoritatea cazurilor încălzirea derivă din două nevoi majore (***, EN 15459, 2007):

- confortul termic;

- nevoia economică (instalare, utilizare, mentenanță).Cele două metode de încălzire sunt (***, EN 15203, 2016) (***, EN 15255, 2017):

- sistemele de încălzire centrală – care încălzesc întreg volumul de aer și odată cu acestapersoanele din interior;

- sistemele de încălzire locală – care încălzesc doar persoanele cu o sursă localizată,păstrând volumul de aer rece.

Literatura de specialitate (Christensen, et al., 2005) arată că un necesar de 50-300 W/m2, estesuficient pentru încălzirea volumelor de aer dintr-un lăcaș de cult Figura 2.1. Calculul necesaruluide încălzire depinde în general de:

- indicele de masivitate termică: mic sau mare;- nivelul de izolare: foarte bun mergând până la inexistent;- tipul sistemului de încălzire, capacitatea, viteza și eficiența cu care distribuie căldura

în volumul de aer încălzit;- condițiile climate exterioare: temperaturi foarte scăzute sau moderate ca valoare

absolută.

Figura 2.1 Schema privind necesarul de încălzire într-o clădire de cult



Un alt parametru importat este volumul clădirii de cult și înălțimea dintre pardoseală șiplafon. De asemenea, literatura de specialitate oferă pentru necesarul de încălzire pe metru cubvalori cuprinse între 20-100 W/m3 ca fiind suficiente pentru satisfacerea condițiilor dintr-un lăcașde cult. (***, MC001/1:2006, 2006) (***, NP 048:2000, 2000) (ASHRAE - Handbook, 2013)

În literatura de specialitate și în standardele ce studiază problema încălzirii clădirilor de cultse face o raportare a diverselor studii de caz și strategii de încălzire de forma Tabelul 2.5.

Tabelul 2.3 Strategii abordate pentru încălzirea clădirilor de cult

Nr. crt. Tipul de încălzireadoptatDistribuția

încălzirii în spațiuDistribuția

încălzirii în timp1 Fără încălzire - -

2.Încălzire pentru

conservarepatrimoniului

Sistem centralizat deîncălzire

Încălzirecontinuă

Încălzireintermitentă

Sistem local deîncălzire

3.Încălzire pentru

confortulcredincioșilor

Sistem centralizat deîncălzire

Încălzirecontinuă

Încălzireintermitentă

Sistem local deîncălzire

În Tabelul 2.4 precizăm caracteristicile sistemelor de încălzire, soluția constructivă, precumși necesarul de energie termică pentru încălzire, pentru clădirile de cult studiate pe parcursulcercetării experimentale.



Tabelul 2.4 Caracteristicile sistemelor de încălzire și necesarul termic pe timp rece din clădirile de cult studiate

Nr.Crt. Obiectivul analizat Forma în plan

Sistemul deîncălzire/combustibilul Soluția constructivă

Necesarul decăldură [Wh/lăcaș]

1.

MĂNĂSTIREA “SFINȚII TREIIERARHI”

Mixt (aer cald și radiatoare înstrane)

MĂNĂSTIREA“SFINȚII TREI

IERARHI” este clădităpe o structură pe pereți

masivi de 1 metrugrosime, alcătuite din

piatra și zidărie.

38086,35

Arhitectură Bisericilor Moldovenești deSec. XVI-lea și cu influențe de tip gotic

transilvănean; alcătuită din pridvor,pronaos, naos, altar.

Gaz metan

2.

CATEDRALAMITROPOLITANĂ “SFÂNTA

PARASCHIVA”Radiatoare în spatele

stranelor(din fontă), dispuseîn plan vertical pe două

nivele

CATEDRALAMITROPOLITANĂ

“SFÂNTAPARASCHIVA” cu o

conformațiedreptunghiulară este

ridicată pe o structură dezidărie, cu o grosime

pană la 1,5 m și fundațiide 2 m

128266,78Stilul Arhitectural imită formele

renașterii italiene, cu o formadreptunghiulară marcat în colturi depatru turle decroșate. Forma în planimită o navă, care este alcătuită din

naos și altar

Gaz metan



3.

MĂNĂSTIREA CETĂȚUIA“APOSTOLI PETRU ȘI PAVEL”

Radiatoare în strane MĂNĂSTIREACETĂȚUIA

“APOSTOLI PETRU ȘIPAVEL” este ridică pe o

structură din piatră șizidărie cu grosimi ale

pereților de până la 1.5metri.

37982,06

Arhitectură specifică moldovenească desec al XVII-lea. Alcătuită din pridvor,

pronaos, naos și altar.Gaz metan

4.

BISERICA “SFÂNTUL CUVIOSSAVA CEL SFINȚIT”

Mixt (radiatoare în strane șipardoseală încălzitoare)

BISERICA “SFÂNTULCUVIOS SAVA CEL

SFINȚIT este ridicată peo structură de piatră și

zidărie

31935,88

Stilul arhitectural este bizantin de sec.al XVII-lea, cu formă în plan de navă,alcătuit din pridvor, pronaos și naos. În

dreptul pronaosului și naosului suntprezente turlele

Gaz metan



5.

MĂNĂSTIREA GOLIA“ÎNĂLȚAREA DOMNULUI”

Radiatoare în strane

MĂNĂSTIREA GOLIA“ÎNĂLȚAREA

DOMNULUI” esteridicată pe o structură de

piatră și zidărie cugrosimi de până la 1,5

metri

49993,80

Arhitectura Barocă, alcătuită dinpridvor pronaos, naos și altar Gaz metan

6.

BISERICĂ „ADORMIREAMAICII DOMNULUI”

(CATEDRALA VECHE)Radiatoare amplasate în

dreptul ferestrelorBISERICĂ

„ADORMIREAMAICII DOMNULUI”

(CATEDRALAVECHE) este reclădităpe structură din zidăriecu grosime ale pereților

de până la 1,2 metri

41364,27

Stil Arhitectural Baroc, cu o singurănavă, alcătuită din pridvor, pronaos,

naos, altar și sacristieGaz metan

7.

CATEDRALA “SFÂNTAFECIOARĂ MARIA REGINĂ”

Pardoseală încălzitoareCATEDRALA

“SFÂNTA FECIOARĂMARIA REGINĂ” esteridicată pe o structură dezidărie GVP confinatăcu grosimi de până la

0,5 metri, stâlpi și grinzidin beton armat

71907,57

Forma în plan circulară, o singură navă,alcătuită din pridvor, naos, altar,

sacristieGaz metan



8.

BISERICA “SFINȚII IOACHIMȘI ANA”

Pardoseală încălzitoare BISERICA “SFINȚIIIOACHIM ȘI ANA”

este ridicată pe ostructură de zidărie GVPconfinată cu grosimi depână la 0,5 metri, stâlpiși grinzi din beton armat

73757,02

În plan are formă de cruce greacă cu osingură navă, alcătuită din pridvor,

pronaos, naos și altarEnergie electrică

9.

BISERICA “SFÂNTUL MINA”Mixt (radiatoare și pardoseală

încălzitoare) BISERICA “SFÂNTULMINA” este ridicată peo structură de zidărie dinpiatră de râu, cu grosimide până la 0,5 metri șistâlpi, grinzi din beton

armat

75370,75

În plan are formă de cruce greacă cu osingură navă, alcătuită din pridvor,

pronaos, naos și altarGaz metan

10.

BISERICA “SFÂNTUL ANTON” Mixt (radiatoare șiconvectoare pe combustibil

gazos) BISERICA “SFÂNTULANTON” este ridicată

pe o structură de zidărieGVP, cu grosimi depână la 0,5 metri,

confinată cu stâlpi,grinzi din beton armat

103160,76

În plan are o formă de arcă cu o singurănavă, alcătuită din naos și altar Gaz metan



11.

BISERICA “SFÂNTA TEREZA”Convectoare radiante

BISERICA “SFÂNTATEREZA” este ridicatăpe o structură de zidărie

din piatră de râu, cugrosimi de până la 0,5

metri și stâlpi, grinzi dinbeton armat

83846,84

În plan are o formă de arcă cu o singurănavă, alcătuită din naos și altar Gaz metan

12.

BISERICA “SFÂNTUL MIHAILARHANGHELUL” Radiatoare amplasate în

dreptul ferestrelor

BISERICA “SFÂNTULMIHAIL

ARHANGHELUL esteridică pe o structură din

piatră și zidărie cugrosimi ale pereților de

până la 0,8 metri.

93237,97

În plan are trei nave, alcătuită dinpridvor, naos și altar Combustibil solid (lemne)

13.

BISERICA “REGINASFÂNTULUI ROZARIU” Radiatoare amplasate în

dreptul ferestrelor

BISERICA “REGINASFÂNTULUI

ROZARIU” este ridicatăpe o structură de zidăriedin bolțari, cu grosimide până la 0,5 metri,confinată cu stâlpi,

grinzi din beton armat,exteriorul este placat cu

BCA de 0,1 metri

93058,83

În plan are formă de cruce cu trei nave,alcătuite din pridvor, naos și altar Combustibil solid (lemne)

14.

BISERICA “SFÂNTUL IOSIF”Radiatoare amplasate în

dreptul ferestrelor

BISERICA “SFÂNTULIOSIF” este ridicată pe ostructură de zidărie GVP,cu grosimi de până la 0,5metri, confinată cu stâlpi,


termosistem de 0,05 metri

80182,18

În plan este formată dintr-o singurănavă, alcătuită din pridvor, naos și altar Gaz metan



15.

BISERICA “ÎNĂLȚAREASFINTEI CRUCI”

Radiatoare amplasate îndreptul ferestrelor

BISERICA“ÎNĂLȚAREA

SFINTEI CRUCI” esteridicată pe o structură dezidărie GVP, cu grosimi

de până la 0,5 metri,confinată cu stâlpi,


termosistem de 0,05metri

69869,25

În plan este formată dintr-o singurănavă, alcătuită din pridvor, naos și altar Combustibil solid (lemne)

16.

BISERICA “SFINȚII APOSTOLIPETRU ȘI PAVEL”

Ventilo-convectoare îndreptul ferestrelor

BISERICA “SFINȚIIAPOSTOLI PETRU ȘI

PAVEL” este ridicată peo structură de zidărieGVP, cu grosimi depână la 0,5 metri,

confinată cu stâlpi,grinzi din beton armat

72495,99

În plan este formată dintr-o singurănavă, alcătuită din pridvor, naos și altar Gaz metan

17.

BISERICA “SFÂNTUL PADREPIO”

Panouri radiante cu undeinfraroșii

BISERICA “SFÂNTULPADRE PIO” este

ridicată pe o structură dezidărie GVP, cu grosimi

de până la 0,5 metri,confinată cu stâlpi,


BCA de 0,15 metri

67085,90

În plan este formată dintr-o singurănavă, alcătuită din pridvor, naos și altar Energie electrică



2.3.3 SISTEME DE ÎNCĂLZIRE UTILIZATE ÎN CLĂDIRILE DE CULT

În cele 17 biserici examinate în cadrul cercetării experimentale, s-au identificat în generalsisteme de încălzire centrală cu radiatoare, sisteme de încălzire în pardoseală sau o combinațiaîntre cele două, dar și sisteme de încălzire cu aer cald funcționând în tandem cu cele pe radiatoare,sisteme de încălzire cu radianți de temperatură medie și radianți de lungime de undă scurtă sauunde infraroșii, pe care le voi detalia în continuare.

Încălzirea volumelor de aer dintr-o clădire de cult este un aspect de climat interior cu oimportanță ridicată care poate fi control și ajustat de cadre ocupanți. Pot fi considerate trei situațiide încălzire ale unei clădiri de cult: lipsa încălzirii, încălzire cu intermitență și încălzire continuă.(Romana , et al., 2014)

Walter Beck și Manfred Koller (Walter & Manfred, 2013) au raportat din studiile întreprinseasupra clădirilor de cult neîncălzire din Austria expuse climatului Alpin următoarele rezultate:

- clădirile de cult cu masivitate termică mare nu prezintă variații rapide ale

microclimatului interior;

- temperaturile la fața interioară a pereților exteriori sunt între 2-50C pe timpul ierni, iar

in perioada caldă între 13-150C;

- temperaturi aerului interior pe perioada ierni au o valoare medie de 00C iar pe timpul

verii în jur de 200C;

- umiditatea relativă a microclimatului interior este între valorile de 60-65%, excepție

făcând unele zile cu temperaturi mai scăzute.

Sistemele de încălzire din clădirile de cult pot fi grupate în următoarele categorii:- sisteme de încălzire locale (directe) Figura 2.2 (B) – poartă această denumire

deoarece energia rezultată pentru încălzire este produsă și eliminată în spațiu de

încălzit. (Fumo, 2014).

- sisteme de încălzire centrale (indirecte) Figura 2.2 (A)– poartă această denumiredeoarece energia rezultată pentru încălzire este produsă în alt loc decât cel încălzit și

ulterior este transportată și eliminată în spațiu de încălzire. Aceste sisteme încălzesc

cât mai omogen întregul volum al climatului interior, datorită densității specifice a

aerului cald, acesta se ridică, încălzind astfel și anvelopa din partea superioară a unei

clădiri de cult (***, ASHRAE 55, 2017) Spre deosebire de fresce, statui din marmură,

zidărie sau alte elemente cu inerție mare acestea vor rămâne reci iar umiditatea rH la

interfață va fi normală sau va crește pentru umiditatea suplimentară eliminată de la

persoane sau din evaporația umidității provenite din tavan sau zidăria încălzită de aerul

cald cu care vine în contact.



Figura 2.2 Diferența dintre cele două strategii de încălzire(A) încălzire centrală (B) încălzire locală

sisteme locale – băncile sau stranele încălzite din clădirile de cult – (Figura 2.3 b)este prezentat un sistem de încălzire local, care prezintă dezavantaje pentru enoriași, aceștia staupe scaune calde, având picioarele pe o suprafață rece. (Badea & Leca, 1982).

a) b)Figura 2.3 – Strane încălzite

a) vedere cu termoviziune de sus – Mănăstirea “Sfinții Trei Ierarhi”; b) detaliere a modului derealizare a încălzirii în bănci

Sisteme de încălzire locale - panouri radiante (plasme) din clădiri de cult - sunt sistemede încălzire directă, prin care enoriașii sunt încălziți direct de la radiațiile infraroșii (IR), de la unnumăr de emițători de temperatură înaltă de la distanță. .Emițătorii sunt aduși aproape deincandescență și emit unde IR, de lungime de undă scurtă și/sau medie. Echipamentele sunt atașatede perete sau suspendate de tavan Figura 2.4. (Schellen & Lambertus, 2002) Undele IR încălzescsuprafețele absorbante cu care vin în contact, neafectând temperatura aerului. Corpurile demobilier și personale care primesc căldură, transferă din aceasta aerului din interiorulmicroclimatului. Puterea acestor echipamente crește odată cu creșterea temperaturii de lucru aemițătorilor. (Young, et al., 2009)

Principalii combustibili cu care sunt alimentate echipamentele pot fi: gaz metan sau propan;

energie electrică.



a) b)Figura 2.4 Amplasarea corpurilor de încălzire IR în Biserica Padre Pio (Valea Lupului, Județul Iași)

a) corpuri de încălzire IR amplasate pe perete, deasupra ferestrelor b) corpuri de încălzire IRamplasate pe perete, în interiorul lăcașului de cult

Sisteme de încălzire locale - încălzire directă cu radianți (de exemplu: panouri radiantepe gaz) din clădirile de cult Figura 2.5 – sunt echipamente din metal sau ceramice bazate pecombustia cu flacără controlată funcționând cu gaz metan, propan, LPG, etc., într-un mediulimitator de un grătar metalic catalizator. (Yudelson, 2007).

a) b)Figura 2.5 Panouri radiante pe gaz metan

a) vedere cu termoviziune a panourilor radiante pe gaz metan – Biserica Sf. Tereza a PrunculuiIsus – Iași b) panouri radiante pe gaz metan Biserica Sf. Anton– Iași

Sisteme de încălzire centrală – încălzirea cu radiatoare a clădirilor de cult Figura 2.6 -constă în mod obișnuit dintr-un cazan sau un echipament de încălzire a apei de o anumită formă,cuplat la un sistem de tubulatură și un echipament de cedare a căldurii.

Sistemele de încălzire cu radiatoare, funcționează ca convectoare naturale. Aerul de la baza



a) b)Figura 2.6 Sisteme de încălzire cu radiatoare

a) radiator - vedere cu termoviziune din Biserica Adormirea Maicii Domnului din Iașib) radiatoare - vedere cu termoviziune din biserica Sf. Iosif din Săbăoani, județul Neamț

radiatorului, se încălzește, se ridică și iese prin partea superioară.. (Rudnev, et al., 2017)Sisteme de încălzire centrală - încălzirea prin pardoseli calde din clădirile de cult

Figura 2.7 este rezonabilă, confortabilă și în siguranță numai dacă este operațională în modcontinuu, dacă clădirea este bine izolată iar puterea termică a sursei este dimensionatăcorespunzător unui sistem cu inerție mare. (McMullan, 2012) (Shahzad, et al., 2017)

a) b)Figura 2.7 Sisteme de Încălzire în pardoseală – văzute cu camera cu termoviziune

a) încălzire în pardoseală în Catedrala catolică Fecioară Maria Regină din Iașib) încălzire în pardoseală în Biserică Sf. Mina din Roșiori, județul Suceava

Pentru ca nivelul de confort să fie maxim corpul trebuie să primească o cantitate de radiațieIR de la zona liberă încălzită. Lemnul este un bun absorbant de radiație IR, aproximativ 90%, iarbăncile din lemn interceptează și reduc eficiența încălzirii în pardoseală. De aceea eficiența esteridicată dacă sunt spații deschide, libere. De aceea temperatura pardoselii nu trebuie să depășească24-260C, un lucru ce constituie o limitare importantă mai ales în regiunile reci. Fixareatemperaturii pardoselii este de multe ori un compromis între trei factori: climatul exterior,

confortul enoriașilor, conservarea patrimoniului. (Camuffo, et al., 2014)Sisteme de încălzire centrală - instalațiile de încălzire cu aer cald din clădirile de cult,

Figura 2., au un rol esențial pentru realizarea condițiilor de confort, care trebuie să corespundă



particularităților constructive și funcționale ale clădirii, respectiv să dispună de capacitate deintrare rapidă în regim și de posibilități de reglare adecvate.

a) b)

c) d)

Figura 2.8 Sistem de încălzire cu aer cald din Biserica Sf. Trei Ierarhi din Iașia) vedere centrală de tratare a aerului (CTA) b) canele pentru trecerea tubulaturii de ventilarec) grile de refulare a aerului cald d) vedere cu camera cu termoviziune a grilelor de refulare a

aerului caldTotuși omogenitatea temperaturii se asociază cu aspecte negative:

- creșterea vitezei de refulare conduce la turbulențe ridicate cu posibilitatea preluării înfluxul de aer a particulelor poluante de pe pardoselii, etc.;

- zgomot ridicat și curenți de aer ce produc disconfort.Considerentele prezentate anterior conduc la necesitatea modernizării instalațiilor privind:

- controlul aportului de aer proaspăt și reglarea automată a temperaturii și umiditățiiaerului introdus în spațiul interior;

- uniformizarea debitelor de aer vehiculate în zona de ocupare prin racordarea

individuală a grilelor și echilibrarea aeraulică a rețelelor de distribuție și colectare;- controlul și corectarea parametrilor aerului la nivelul turlelor;- producerea și gestionarea a agenților energetici necesari cu surse locale.



2.3.4 IMPACTUL INSTALAȚIILOR ASUPRA CLĂDIRILOR DE CULT

Există câteva considerații, aparent simple, care ar trebui să ghideze întreaga activitate, dindomeniu, activitate ce urmărește asigurarea unui microclimat favorabil prezervării pieselor depatrimoniu (Ahmad , et al., 2016):

- menținerea parametrilor de microclimat (umiditate, temperatură) în anumite limite,la o valoare cât mai constantă (cca.3 % variație permisă);

- asigurarea unei iluminări cu o radiație fără componentă UV, la o valoare a expuneriiadecvată pentru picturi și obiecte de cult;

- asigurarea unei atmosfere lipsite de noxe chimice și particule.Pentru unele dintre aceste sfinte lăcașuri care - conform celor afirmate anterior - ar trebui să-

și păstreze titulatura de ”inovații arhitectonice” caracterizate de un echilibru deosebit alproporțiilor din toate punctele de vedere, așa-zisă” îmbunătățire a confortului și eficientizareaenergetică” a condus la deficiențe majore funcționale și estetice prezentate pe larg în Tabelul 2.5.

Tabelul 2.5 Lista degradărilor ce apar pe materialele dintr-un Lăcaș de Cult (Heritage Co-operation, 2004)

Nr. Crt. Material Tipul de degradare Cauza

1.Lemn și picturi pelemn

Fisuri și exfolieriAmplitudini mari și pe termen lung alevariației umidității relative (rH %)

2. Pereți Înnegrirea, afumareaValori ridicate ale temperaturi (C);curenți de aer, particule prezente în aer;

3.Pereți și diferitesuprafețe

Alge și mucegaiUmidități relative ridicate (rH%)>80%;temperaturi moderate;

4. Lemn InsecteUmidități relative ridicate (rH%) șitemperaturi moderate;

5. Metal CoroziuneaUmidități relative ridicate (rH%) șitemperaturi ridicate;

6. PerețiCristalizarea diferitelor

sării din mineraleO valoare scăzută sau oscilantă a umiditățiirelative (rH%)

Instalațiile introduse într-un lăcaș de cult prezintă următoarele riscuri:- instalațiile de încălzire - Bisericile, dotate cu sisteme de încălzire au un gradient

de temperatură pe verticală ridicat, realizând în zonele de ședere temperaturi cu peste 12oC maiscăzute decât în partea superioară; favorizând formarea unor curenți de aer care creează disconfortși antrenând, odată cu aerul încălzit, particule de praf. (Magnus, et al., 2017)

- instalațiile de ventilare/climatizare - În general la majoritatea bisericilorventilarea se realizează natural organizat prin deschidere de ferestre sau, neorganizat, prindeschiderea ușilor odată cu intrarea oamenilor în lăcașul de cult.

- instalațiile de gaze - Canalele/tubulatura de evacuare a gazelor de ardereprovenite de la centralele termice murale traversează ușile din lemn, deși acest lucru este interzisprin prescripțiile tehnice din domeniu. În acest caz există pericol de incendiu. (Feilden, 2003)



3. CAPITOL 3 - CONFORTUL TERMIC ÎN CLĂDIRILE DE CULT

3.1 CONCEPTUL DE CONFORT TERMIC EVOLUȚIE, CONȚINUT

În zilele noastre, tehnologiile moderne ne induc gândul că putem face abstracție de climatulexterior și că putem să ne realizăm un climat interior independent, un microclimat interior carepoate fi creat în interiorul clădirii, controlând umiditatea și temperatura. (Markus & Morris, 1980)S-a calculat că aproximativ 30% din umiditatea introdusă într-o cameră este absorbită de cătresuprafețele camerei cu beneficii asupra aerului interior atenuându-i umiditatea dar cu efectenegative asupra suprafețelor ce o absorb. (McQuiston & Parker, 1982) (Danielski & Fröling, 2015)

BAZELE TERMO-FIZIOLOGICE ALE CONFORTULUI TERMIC

Confortul termic este un rezultat al procesului de schimburi de căldură și masă între corpuluman și mediul înconjurător. Temperatura internă trebuie să se situeze în jurul a 37oC (±0.5). Deaceea, în medie, transferul de căldură spre corpul uman și căldura generată de acesta trebuie să fieîntr-o balanță echilibrată cu pierderile de căldură ale organismului (Carlucci, 2013).

Mecanismul echilibrului termic ce are loc în organismul uman este posibil datorităhipotalamusul, care este activat de vasodilatație și transpirație în cazul încălzirii excesive sau devasoconstricție și tremurături în cazul frigului (Fabbri, 2015). Activarea acestuia respectăurmătoarea relație:

Căldura primită + Căldura produsă (de corpul uman) = Căldură evacuatăBilanțul termic în organismul uman este de forma unui sistem deschis, în care energia se

transferă între materie (alimente, respirație, transpirație) și mediul exterior prin elementeledelimitatoare (suprafața exterioară a corpului uman , pielea) cum este redat în Figura 3.1.

Ecuația bilanțului termic din organismul uman este enunțată de Fanger (1970) în următoareaformă:

d sc reH E E E L K R C (3.1)

unde :

- H = căldura internă produsă de corpul uman;- Edif = pierderea de căldură produsă prin difuzia vaporilor de apă la nivelul pielii;- Esc = pierderea de căldură prin evaporația transpirației la nivelul pielii;- Ere = pierderea de căldură latentă conținută de vapori de apă din respirație;- L = pierderea de căldură prin respirația uscată;- K = căldură transpirată de la piele către îmbrăcăminte (pierderi prin conducție, în

condiții normale de calcul acestea se pot neglija);- R = pierderi de căldură prin radiație de la nivelul îmbrăcămintei;- C = pierderi de căldură prin convecție de la nivelul îmbrăcămintei.

Formula constă într-o ecuație dubă la stânga și la dreapta, în stânga sunt descrise schimburilede căldură datorită activității metabolismului între nucleul central și suprafața exterioară a corpuluiiar în dreapta este redat schimbul de căldură dintre corpul uman și mediul exterior.



Figura 3.1 Schema schimburilor de energie pe care copul uman le face cu mediul exterior

Atunci când mecanismele care reglează temperatura corpului nu mai reușesc să menținăparametri optimi ai organismului se instalează fie hipotermia dacă temperatura scade sub 350C,sau hipertermia, când temperatura depășește 410C așa cum este redat în Tabelul 3.1.

Tabelul 3.1 Efectele temperaturilor asupra corpului umanTemperatura la suprafațacorpului (nivelul pielii)

Temperatura din interiorulcorpului (nucleul central)

Efecte asupraorganismului

Durere 45oC 42oC Moarte40oC Hipertermie

Zona de evaporareVasodilatare

31-34 oC 37oC Zona de ConfortVasoconstricțieTermogeneză

35oC Hipotermie

Durere 25 oC 25 oC MoarteO prima formula pentru calculul pentru estimarea suprafeței corporale pe baza indicatorului

de masă corporală M [kg] și înălțime persoanelor H [m], a fost propusa de Du Bois în 1916 (Bartal, et al., 2012):

0,425 0,725DUA 0.202 M H (3.2)



unde :

- ADU = suprafața Du Bois [m2];- M= masa corporală [Kg];- H= înălțime corpului [m].

Sintetizând, sistemul termoregulator uman al temperaturi corpului poate fi reprezentat dupăMcIntyre (1980) în Figura 3.2 (Parsons, 2014). Acesta descrie funcționarea fiziologică atermoreglării organismului. În Figura 3.2, este dacă temperatura se ridică peste cea de confort,hipotalamusul anterior determină vasodilatarea și transpirația, iar un semnal rece determinăhipotalamusul posterior la vasoconstricție.

Figura 3.2 Reprezentarea simplificată a sistemului termoregulator

3.1.1 MĂSURAREA ENERGIEI PRODUSE DE METABOLISM

Activitatea metabolică (M), este exprimată în W/m2 și este rezultatul activității celulare, ceapare pe fondul consumului de oxigen și eliminarea dioxidului de carbon. Cantitatea de căldurărezultată din procesele metabolice se deduce din consumul de oxigen calculat pe baza cantității deaer inspirare și expirare. (Fiala , et al., 2012)

Energia metabolică este de aceea rezultatul unui proces complex de reacții chimice ce areloc in organismul uman, la nivelul celular, care poate fi accelerată de creșterea temperaturii(Fanger, 1988)

3.1.2 PIERDERI DE CĂLDURĂ PRIN CONDUCȚIE, CONVECȚIE ȘI RADIAȚIEDINTRE ORGANISMUL UMAN ȘI MEDIU AMBIANT

Corpul uman are schimburi de căldură prin conducție ( ,K skQ ), prin suprafețe relativ mici, în

deosebi la nivelul tălpilor și palmelor. Ori de câte ori corpul uman intra în contact cu obiecte dinmediu ambiant apare un dezechilibru termic, care de cele mai multe ori se restabilește, în funcție



de naturala obiectului. În general pierderile de căldură prin conducție sunt neglijate, acestea fiindincluse în pierderile convective. (Fanger, 1988)

Convecția, este definită de (***, dexonline.ro, 2017), ca mișcarea ascendentă a aerului, denatură termică sau dinamică., sau că orice deplasare a masei de aer în sens vertical. Curenți de aersunt rezultatul mișcărilor pe verticală a părților unui fluid, determinate de diferența densitățilorrelative ale maselor de aer.

Radiația este definită ca propagarea în toate direcțiile a energie sub formă de unde acustice,calorice, electromagnetice etc. Radiația emisă de un corp este posibilă datorită energiei interne pecare acesta o înmagazinează, pe baza temperaturi la care obiectul se găsește.

3.1.3 PIERDERI DE CĂLDURĂ LA NIVELUL PIELII PRIN DIFUZIECUTANATĂ

Conform (***, dexonline.ro, 2017), evaporația, reprezintă transformarea unei soluții lichideîn vapori. Procesul prin care apa, sub formă lichidă, este evacuată în atmosferă în urma unoractivități de natură biologică, este definit ca evapo-transpirație. Același termen poate explicita șifenomenul de pierdere a căldurii prin evaporare ce se înregistrează la nivelul cutanat alorganismului uman.

Științific fenomenul este explicabil datorită procesul prin care atomii sau moleculele unuicorp în stare lichidă acumulează suficientă energie pentru a ajunge în stare gazoasă.

Astfel se exprimă pierderile de căldură rezultate din evaporația apei de la nivelul pielii.Cantitatea de energie rezultată este dependentă de dispersia vaporilor de apă și de transpirație.(Frontczak & Wargocki , 2011)

3.1.4 CONDUCȚIA CĂLDURII PRIN VESTIMENTAȚIE

Prima parte a ecuației lui Fanger cu privire la confortul termic, se referă la schimburile deenergie dintre corpul uman și mediul ambiant, în timp ce partea a doua a acestei ecuații se referăla schimburile de energie dintre suprafața exterioară a corpului și mediul înconjurător (convecție,conducție și radiație). (Delgado, et al., 2015) Între cele două moduri de schimb se află coeficientulK, datorat îmbrăcămintei, acest coeficient incluzând schimburile de căldură dintre organism șihaine, respectiv dintre haine și mediul înconjurător. (***, ISO 9920, 2015)

3.1.5 ECUAȚIA DE CONFORT. BILANȚUL TERMIC DIN CORPUL UMAN

Confortul termic este rezultatul unui proces datorat schimburilor de masa și energie întrecorpul uman și mediul înconjurător (modelat confort legilor termodinamicii) și în prezența unuicodificări cognitive (rațiune) a persoanei în care se întâmplă acest schimb, parafrazând ce spuneaLucrezio în “De rerum natura”, “Ochii nu pot cunoaște natura lucrurilor”. (Parsons, 2014), (Fabbri,2015)

Primul model de bilanț a fost propus de Gagge în 1936, prin relația:

M R C K E S (3.3)

unde:



M = căldura metaolicp generată [W]; R = fluxul de căldură radiantă [W]; C = fluxul de căldură convectivă [W]; K = fluxul de căldură transferat prin conducție [W]; E = fluxul de căldură cedat prin evaporație [W]; ΔS = cantitatea de căldură acumulată în organism [W].

Transferul de căldură prin conducție este neglijabil, fiind asimilat celui prin convecție. Astfeldacă ΔS are valoare pozitivă, temperatura corpului crește, dacă este negativ, temperatura scade.Puterea de disipare a călduri este influențată de factori din mediul ambiant.

Ecuația (3.3), a bilanțului termic a suferit completări, astfel că există două modele de calcul: modelul cu două noduri; modelul Fanger.

3.1.5.1 MODELUL CU DOUĂ NODURI

Acest model măsoară transferul de căldură, din nucleul organismului către nivelul periferic,spre piele. Energia astfel transferată, este convertită în mare parte în lucru mecanic. (Auliciems &Szokolay, 2007), (Fabbri, 2015)

Randamentul mecanic al sistemului este definit conform relației:

L

M(3.4)

Unde:

L = lucru mecanic efectuat;

M = căldura generată de metabolismul uman [W].Posibilitatea organismului de a produce energie este exprimată de relația:

W M(1 ) (3.5)Iar în raport cu suprafața corpului, se definește prin relația:

Du

M(1 )W

A

(3.6)

Unde:

ADU = suprafața DuBois [m2].

3.1.5.2 ECUAȚIA CONFORTULUI TERMIC (FANGER-1970)

În ecuația bilanțului de căldură din corpul uman, (3.1), aceasta se împarte cu suprafațaexterioara a corpului uman stabilită de DuBois, pentru ca relația să devină (Cheng, et al., 2012)(***, ISO 7730, 2015):



8 4 4

(1 ) 0,35 43 0,061 (1 ) 0, 42 (1 ) 50

35,7 0,032 (1 )

0,0023 (44 ) 0,0014 (34 )0,18

3, 4 10 ( 273) ( 273) ( )

vDu Du Du

clD

v iDu Du ÎM

mr iÎM ÎM ÎM ÎM ÎM

M M Mp

A A A

Mt

AM Mp t

A A R

f t t f h t t

(3.7)

Unde:

M = căldură generată de metabolism [W]; ADU = suprafața DuBois [m2]; η = randamentul activității umane; tCU – temperatura corpului subiectului[oC] pv – presiunea vaporilor de apă [mmHg] ti – temperatura aerului interior [oC] tr – temperatura punctului de rouă [oC] tsi – temperatura suprafețelor interioare a elementelor de construcție tmr – temperatura medie radiantă [oC] tcl – temperatura la suprafața vestimentației [oC] RÎM – rezistența termică a ansamblului ivestimentar; fÎM – factorul îmbrăcăminte (indică creșterea relativă a temperaturii corpului în raport

cu corpul neîmbrăcat) hc – coeficient de transfer de căldură prin convecție [W/m2oC] hr – coeficient de transfer de căldură prin radiație [W/m2oC]

Relația (3.7) reprezintă primii pașii în vederea calcului indicelui PMV.

3.2 FACTORII CARE INFLUENŢEAZĂ CONFORTUL TERMIC ÎNCLĂDIRILE DE CULT

3.2.1 MICROCLIMATUL INTERIOR

În schimbul de energie dintre corpul uman şi mediul înconjurător, alături de parametriifiziologici şi subiectivi care influențează aceste schimburi, există și parametri ai microclimatuluiinterior. Acești parametri sunt (Teodoriu, 2013) (Povara, 2006) (McMullan, 2012):

- Temperatura aerului , măsurată în 0C, care caracterizează schimbul de energie termicădintre organism şi mediul înconjurător;

- Temperatura medie de radiație, măsurată în 0C, descrie schimburile de căldură prinradiație dintre organism sau îmbrăcăminte și pereți, la o temperatură constantă.

- Umiditatea relativă (RH), măsurată în %, care caracterizează schimburile termice de masăşi energie ca urmare a pierderilor de căldură prin difuzie transcutanată (Ed), respirație șipierdere latentă de căldură, în cazul unor valori crescute ale umidității relative



- Viteza aerului , măsurată în m/s, caracterizează schimburile termice prin convecție dintreorganism sau îmbrăcăminte și aerul din mediu.

Temperatura aerului:Dintre toți factorii menționați mai sus, temperatura aerului interior este cel mai puternic

factor care influențează pierderea de căldură a organismului şi capacitatea acestuia determoreglare. Ea este măsurată prin temperatura termometrului uscat (ti) și influențează directcapacitatea de disipare a căldurii prin convecție dar și prin mișcarea aerului. Chiar dacătemperatura aerului reprezintă indicatorul cel mai util și ușor de utilizat pentru evaluareaconfortului, pentru măsurarea gradului de disconfort sau de stres, este necesară utilizarea unorindici mai performanți, care să ia în calcul și umiditatea, radiația dar și viteza de circulație a aerului.(Parsons, 2014) (Povara, 2006)

Temperatura medie de radiație:Temperatura medie de radiație este temperatura medie ponderată a suprafețelor care

delimitează încăperea (inclusiv a corpurilor de încălzire). Ea determină schimbul de căldură prinradiație între om și mediul ambiant şi se poate calcula ca medie ponderată a temperaturilorpereților, ferestrelor, plafonului, pardoselii şi a corpurilor de încălzire din incintă cu formula(ASHRAE, 2017):

,1

1

n

i si ii

mr n

ii

S tt

S(3.8)

unde:

sit = temperatura fiecărei suprafețe luate în considerare [oC]; de obicei se poate

aprecia după temperatura suprafețelor interioare a elementelor anvelopei, respectiva corpurilor radiante;

Si = suprafețele radiante luate în considerare [m2]; n – numărul de suprafețe radiante.

Viteza aerului interiorEste un parametru important care influențează procesul de evaporare de la nivelul pielii, de

transfer de căldură dintre organismul uman și mediul înconjurător, atât prin convecție cât și prinevaporare. Pentru a se realiza acest schimb de căldură este necesar ca viteza aerului să se încadrezeîntre anumite limite: dacă este prea mică, apare senzația lipsei de aer, de sufocare, iar dacă esteprea mare, cea de curent, mai ales dacă jetul de aer este direct îndreptat către individ. Datele dinliteratură, arată că la o viteză a aerului < 0.1 m/s, apare senzația de sufocare, iar la o viteză a aeruluide > 0.5 m/s, apare senzația de disconfort, de curent. (Fabbri, 2015)

Umiditatea aeruluiUmiditatea relativă, contribuie la asigurarea unui confort optim în clădirile de cult și se

definește ca raportul dintre presiunea parțială a vaporilor de apă și presiunea de saturație la oanumită temperatură și presiune. Prezența unei umidități crescute în clădirile de cult determină un



disconfort pentru persoanele care vizitează acel lăcaș, dar în același timp conduce treptat ladegradarea obiectele lor și finisajelor. (de Dear & Ring , 2015)

3.2.2 INDICII DE CONFORT – PMV ŞI PPD

Măsurarea variabilelor fizice ale mediului și a variabilelor fiziologicene permite să evaluăm echilibrul energetic uman sau termic. Ecuațiile de evaluare aacestui echilibru ne permit măsurarea schimburilor de energie dinpunctul de vedere al variabilelor fizice și fiziologice. Nivelul schimburilor de energie dintreorganismul uman şi mediul înconjurător nu permite însă și o evaluare corespunzătoare asentimentului și a nivelului confortului perceput de către oameni. Acesta poate fi evaluat prinintermediul indicilor de confort și senzație termică, respectiv indicele Vot mediu previzibil (PMV- Predicted Mean Vote) şi Procentajul previzibil de insatisfacție (PPD – Predicted Percentage ofDissatisfied). (***, ISO 7730, 2015)

Indicele Vot mediu previzibil (PMV - Predicted Mean Vote)Senzația termică previzibilă pe care o resimte corpul în ansamblu, se evaluează prin

indicatorul Vot mediu previzibil, este indicatorul de sensibilitate cel mai utilizat în standardele

internaționale, permițând evaluarea opiniilor exprimate de adulții sănătoși într-un mediu moderat.Indicele Vot mediu previzibil este exprimat pe o scală cu 7 nivele de la Rece (-3) la Cald (+3),fiecare nivel fiind rezultatul unei ecuații care ia în considerare variabilele microclimatului interior,metabolismul și îmbrăcămintea oamenilor, pornind de la ecuația schimburilor de energie dintreorganismul uman și mediul înconjurător Tabelul 3.2. (***, ASHRAE Standard 55, 2008)

Tabelul 3.2 Cele 7 puncte ale scării de senzații privind confortul termicVotul PMV +3 +2 +1 0 -1 -2 -3Senzația Foarte cald Cald Puțin cald Neutralitate Puțin rece Rece Foarte rece

Procentajul previzibil de insatisfacție (PPD – Predicted Percentage of Dissatisfied)Procentajul previzibil de insatisfacție este un index statistic corelat cu indicele Vot mediu

previzibil, dar poate fi corelat și cu alți indicatori precum CO2, nivelul de iluminare sau condițiilocale de disconfort.

Procentajul previzibil de insatisfacție PPD se exprimă grafic, în funcție de PMV, conform(ASHRAE, 2017), iar analitic prin relația:

4 20,0335 0,2179 100 95 PMV PMVPPD e (3.9)

Factori de disconfort localIndicii de confort termic PMV și PPD se referă la condițiile medii din mediu. Alături de

acești factori, trebuie să considerăm și confortul termic local care poate fi influențați de:- situațiile de microclimat local specifice într-un anumit loc, cum ar fi apropierea de fereastră

sau de sistemele de încălzire;- variabile individuale, temperatura pardoselii, asimetria verticală, curenții de aer, etc

Factorii de disconfort local sunt așadar:- curenții de aer;



- gradientul vertical de temperatură;- pardoseala caldă sau rece;- asimetria termică de radiație.

O clasificare detaliată a factorilor specifici confortului termic, distribuite corespunzător celor3 tipuri de clase de confort conform standardelor internaționale în vigoare se regăsește în Tabelul3.3.

Tabelul 3.3 Parametri de confort recomandați de standardele internaționale

Nr.crt.

Standardul la care se facereferire ASHRAE 55 - 2013

ISO 7730-2005 DIN 1946 2008

Parametrul descrisActivitate:1,2 met

Îmbrăcăminte(clo)

ΔT =[oC] Îmbrăcăminte1 clo

1 Temperatura aerului interiorΔT =[oC]

0,9 2220-24 20-220,5 24,5

0,05 27

2Temperatura la suprafața

pardoseliiΔT=[oC]

18-29 19-26 19-26

3 Viteza curenților de aer interiori[m/s]0,12–0,24 (20oC)

0%-60% turbulențe 0,15 m/s0,12–0,2 (20oC)

5-40% turbulențe

4Umiditatea relativă a aerului

interior[%]

25–75 30–70 30–65

5

Asimetria temperaturi de radiațieprodusă elementele delimitatoare

ale climatului interior[oC]



4. CAPITOL 4 - CERCETĂRII IN SITU PRIVIND CONFORTUL ÎNCLĂDIRILE DE CULT

4.1 MICROCLIMATUL ÎN CLĂDIRILE DE CULT – OBIECT ALCERCETĂRII IN SITU

În ultimii ani, datorită nevoilor de confort ale enoriașilor și se acordă o atenție deosebităatenției creării unui climat interior confortabil în clădirile de cult.

Dacă, în trecut, posibilitățile de asigurare a confortului termic erau, relativ, modeste - înprezent - datorită dezvoltării tehnologice și a controlului oferit de către aparatele utilizate în acestsens (senzori de temperatură, umiditate, termostate de ambient, termostate de ambient, senzoriCO2 etc.) putem vorbi despre crearea unei ambianțe termice care poate satisface exigențele celormai mulți dintre utilizatori. Eficiența noilor sisteme - de încălzire sau răcire - care pot fi propuseîn aceste ansambluri arhitecturale depinde de dimensionarea, alegerea și instalareacorespunzătoare a acestora. (Ogbonna & D.J., 2008)

Cercetările efectuate in domeniul au scos în evidența legătura strânsă care există întreparametri de climat interior obținuți, odată cu adoptarea sistemelor de încălzire și degradările careau devenit tot mai pronunțată Figura 4.1.

b)

a)

c)Figura 4.1 Degradări la nivelul pereților din cauza umidității și infiltrațiilor din apă meteorică



4.2 OBIECTIVELE CERCETĂRII IN SITU; CONDIȚII DE MĂSURARE

- Identificarea stării actuale a asigurării încălzirii în clădirile de cult;- Modul în care este asigurat confortul termic de către sistemele de încălzire – utilizate

în prezent - în clădirile de cult;- Măsurarea parametrilor de confort - temperatură, umiditate, viteze, cantitate CO2 - în

condițiile utilizării sistemelor actuale de încălzire;- Analiza critică a parametrilor de confort măsurați în cadrul mai multor lăcașuri de cult.

4.3 ECHIPAMENTE, PARAMETRI MĂSURAȚI, CONDIȚII FOLOSITEPENTRU MĂSURAREA IN SITU

Studierea microclimatului interior a unui volum generat de o arhitectură, a elementelor dininteriorul acestuia cât și a variabilelor fizice care îl descriu nu se poate face fără utilizareainstrumentelor de investigație directe sau indirecte. (Marco & Kristian , 2018)

Echipamentele folosite - au fost achiziționate de la firma Testo:- modele 735 și 480 cu o acuratețe de ±0,2 °C (-100 … +199,9 °C) și ±0,1 %r H (0 … 100

%rH), Fluke 971 cu o acuratețe de ± 0.5 °C în intervalul 5 °C - 40 °C;- USB Data Logger DS 100 cu o precizie de ± 1°C în intervalul 0 .. 50 ° C, precizie: ± 4%

rH în intervalul 20 .. 80%rH.De asemenea, pentru vizualizarea diferențelor și a variațiilor de temperatură, s-a utilizat o

camera cu termoviziune de la Flir modelul B200 cu domeniul de măsură cuprins între -20 ... +120°C și o precizie ±0,2 °C.

4.4 CLĂDIRILE DE CULT – OBIECT AL MĂSURĂTORILOR IN SITU

În cadrul programului de studii doctorale, au fost efectuate măsurători în toate bisericile (careau fost enumerate anterior), în perioada rece a anului, atunci când sistemele de încălzire au fostpuse în funcțiune. Unul dintre obiective a fost acela de a identifica și studia comportarea sistemeloractuale, de încălzire, întâlnite în lăcașurile de cult, aparținând celor două culte religioase - cu ceamai largă răspândire din Romania - cultul ortodox și cel romano-catolic. Cu echipamentele demăsurare și înregistrare s-au putut obține valori corecte pentru principalii parametri: temperaturăși umiditate. Pentru unele dintre obiective, s-au obținut și valori pentru viteza curenților de aer șiconținutul de CO2 din aerul interior.

Bisericile în cadrul cărora au fost efectuate măsurători (unele dintre acestea fiind șimonumente istorice), sunt enumerate în Tabelul 4.1.

Tabelul 4.1 Clădirile de cult analizateNr.crt. Lăcașul de cult analizat Cult religios Localitate Sistem de încălzire

Anul ridicăriiconstrucție

1 Mănăstirea “Sfinții Trei Ierarhi” ortodox Iași mixt (aer cald și radiatoareîn strane) 1639

2 Catedrala mitropolitană “SfântaParaschiva” ortodox Iași radiatoare în strane 1887

3 Mănăstirea Cetățuia “ApostoliPetru și Pavel” ortodox Iași radiatoare în strane 1672



4 Biserica “Sfântul Cuvios Savacel Sfințit” ortodox Iașimixt (radiatoare în strane și

pardoseală încălzitoare) sec. al XVI-lea

5 Mănăstirea Golia “ÎnălțareaDomnului” ortodox Iași radiatoare în strane 1660

6 Biserică „Adormirea MaiciiDomnului” (Catedrala Veche)romano-catolic

Iași radiatoare 1782-1789

7 Catedrala “Sfânta Fecioară MariaRegină”romano-catolic

Iași pardoseală încălzitoare 1992-2005

8 Biserica “Sfinții Ioachim ȘiAna” ortodoxPiatraNeamț pardoseală încălzitoare) 2015

9 Biserica “Sfântul Mina” ortodox Roșiori mixt (radiatoare și pardoselăincălzitoare) 1995

10 Biserica “Sfântul Anton” romano-catolic Iașimixt (radiatoare și

convectoare pe combustibilgazos)

1991-1995

11 Biserica “Sfânta Tereza” romano-catolic Iașiconvectoare pe combustibil

gazos1991-1994

12 Biserica “Sfântul MihailArhanghelul”romano-catolic

Săbăoani radiatoare statice 1894-1902

13 Biserica “Regina SfântuluiRozariu”romano-catolic

Săbăoani radiatoare statice 2003-2006

14 Biserica “Sfântul Iosif” romano-catolic Săbăoani radiatoare statice 2004-2008

15 Biserica “Înălțarea Sfintei Cruci” romano-catolic Săbăoani radiatoare statice 2001

16 Biserica “Sfinții Apostoli Petruși Pavel”romano-catolic

Traian ventilo-convectoare1911-1920renovată în

2001

17 Biserica “Sfântul Padre Pio” romano-catolicValea

Lupuluipanouri radiante cu unde

infraroșii 2017

Catedrala Mitropolitană în IașiÎn incinta Catedralei Mitropolitane în Iași, senzori au fost amplasați la diferite înălțimi Figura

4.2, Figura 4.3, Tabelul 4.2, de o parte și de alta a naosului. Ni s-a dat posibilitatea de a efectuamăsurători pentru o perioadă de 4 săptămâni în intervalul 31.03.2017-26.04.2017 (în timpulsărbătorilor Pascale din anul 2017, când temperaturile exterioare au variat într-un interval (0-130C); datele privind temperaturile exterioare au fost preluate de la stația meteo a aeroportului dinIași.

a) b)

Figura 4.2 Biserica Mitropoliei Ortodoxe din Iașia) planul funcțional al Mitropoliei Ortodoxe b) amplasarea senzorilor pe înălțime în Mitropolia

Ortodoxă din Iași



a) b)Figura 4.3 Biserica Mitropoliei Ortodoxe din Iași

a) amplasarea senzorilor pe de-o parte și de alta a navei centrale b) vedere asupra interioruluiMitropoliei Ortodoxe

Tabelul 4.2 Valorile medii, maxime și minime - ale temperaturii aerului interior și a umiditățiirelative - măsurate în Catedrala mitropolitană din Iași

Nr.Crt.

Măsurători efectuate în pe partea stângă a naosului pe înălțimela 3 metri la 5 metri la 7 metri la 9 metri la 11 metri la 13 metri la 15 metriT

(°C)rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH (%)T

(°C)rH (%)

Med. 20.59 38.45 20.75 38.77 20.81 40.92 20.58 39.05 21.04 39.84 20.50 40.33 20.18 40.56Max. 25.80 51.00 25.20 51.00 25.10 53.00 24.80 51.00 24.80 51.00 24.30 52.00 26.20 52.00Min. 18.60 24.00 18.00 24.00 18.00 25.00 18.30 25.00 18.70 27.00 18.60 27.00 18.60 28.00

Nr.Crt.

Măsurători efectuate pe partea dreaptă a naosului pe înălțimela 3 metri la 5 metri la 7 metri la 9 metri la 11 metri la 13 metri la 15 metriT

(°C)rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH(%)

T(°C)

rH (%)T

(°C)rH (%)

Med. 20.46 38.53 20.46 38.53 20.50 39.04 20.45 37.85 20.74 38.03 20.41 39.19 20.94 38.01Max. 25.20 51.00 25.20 51.00 24.80 51.00 25.20 50.00 25.10 50.00 25.10 51.00 25.50 50.00Min. 18.10 25.00 18.10 25.00 18.30 26.00 17.90 24.00 18.70 25.00 18.60 24.00 18.90 24.00

Biserica Mănăstirii Trei IerarhiO altă situație favorabilă efectuării cercetării a fost întâlnită la Mănăstirea Trei Ierarhi, care

- fiind în renovare pentru picturile interioare - avea montate, în interior, mai multe schele care au

ajutat la amplasarea senzorilor pe mai multe înălțimi (chiar și în turlele) Figura 4.5, Figura 4.5.

a) b)Figura 4.4 Biserica Mitropoliei Ortodoxe din Iași

a) grile de refulare ale sistemului de încălzire b) vedere exterioară biserica Trei Ierarhi



În Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi s-au efectuat măsurători cu un număr de 5 senzori; 3 senzoriData Logger au fost amplasați în zona turlei (naos), cel de-al patrulea la intrarea în pronaos și alcincilea - un echipament de măsurători multiple Testo 480 - în zona naosului la o înălțime de 3 m.Măsurătorile s-au efectuat în timpul sărbătorilor de iarnă, în două perioade diferite de timp :22.12.2016 – 5.01.2017 și 1-20.02.2017. Dorim să precizăm că, în zona turlelor din naos, la nivelulferestrelor din turla erau montate patru aeroterme pentru introducere și extracție a aerului viciatcare, în prima perioada specificată (22.12.2016 – 5.01.2017), nu erau funcționale.

Fiind perioada Sărbătorilor de iarnă, în incinta studiată, au avut loc activități liturgice cuaglomerări mari de oameni. Astfel, s-a putut surprinde în mod obiectiv, influența numărului marede persoane aflate în interior asupra microclimatului. Clădirea de cult este încălzită cu un sistemmixt, radiatoare și aer cald, agentul termic fiind preparat cu un cazan funcționând pe combustibilgazos.

a)

b)

c)

Figura 4.5 Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi din Iașia) amplasarea senzorului de măsură în Mănăstirea Trei Ierarhi b) amplasarea senzorilor de

măsură pe planurile Lăcașului de Cult c) amplasarea senzorului în turla bisericii

Temperaturile și umiditățile măsurate, la cota de 12 metri, prezintă diferențe maricomparativ cu cele anterioare. Temperatura scade sub 10 0C, având o medie de 7 0C, și o umiditaterelativă rH% cu vârfuri de sarcină, de peste 90%.

La înălțimea de 3 metri a fost amplasat un echipament multifuncțional Testo 480, care apermis preluarea de informații privind temperatura aerului interior, umiditatea, temperatura aerului



cu globul negru, viteza curenților de aer; cu ajutorul acestor date s-a calculat valoarea parametrilorde confort - PMV și PPD - Tabelul 4.3.

Tabelul 4.3 Valorile generale privind înregistrările cu echipamentul Testo 480Nr.Crt.

TemperaturaGlob Negru

Temperatura aeruluiSonda IAQ

Umiditatea SondaIAQ

Viteza curențilorde aer

PMVCalc

PPD Calc(%)

Med. 13.77 14.12 48.25 0.04 -0.70 15.70Max. 16.90 17.30 57.70 0.21 -0.10 26.80Min. 12.10 12.50 38.50 0.00 -1.02 5.20

În continuare voi reda rezultate măsurătorilor din Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi, pentru aldoilea interval de timp 1-20.02.2017, pe cele două nivele de înălțime ilustrate în Figura 4.6, cuechipamentele de ventilare și încălzire din turlele în stare de funcționare. În intervalul măsurattemperatura exterioară preluată de la stația meteo a aeroportului din Iași, a avut o minimă de T= –16,20C, și maximă de T= + 9,90C, spre sfârșitul intervalului.

a)

b)Figura 4.6 Senzor Data Logger amplasat la înălțimea de 3 metri în turla din naos în interval de

timp 1-20.02.2017a) temperatura b) umiditatea relativă

Dacă se face comparație cu valorile obținute în primul set de măsurări se poate observa că,temperatura este mai ridicată, având valori care depășesc valoarea de 15 0C (atingând valori dechiar 18 0C), iar umiditatea se reduce semnificativ (aceasta depășind doar pentru o scurtă perioadade timp valoare de rH=50%).



4.5 INTERPRETAREA REZULTATELOR OBȚINUTE DINMĂSURĂTORILE IN SITU

Biserica Mitropoliei Ortodoxe din IașiAceeași stratificare a maselor de aer se poate observa și în graficul din Figura 4.7, Figura

4.8. Valoarea diferențelor de temperatură dintre straturile de aer măsurare se dovedește a fi maimic de 2 0C pe toată înălțimea bisericii. Și variația umidității aerului, pe toată înălțimea bisericii,este mai mică de 10. Totodată, comparațiile între seturile de măsurători efectuate pe cele douălaturi ale navei centrale (stânga și dreapta), Figura 4.7, Figura 4.8, arată că există și o variație atemperaturii după orientările cardinale ale lăcașului de cult. Temperaturi mai scăzute se observăpentru orientarea nordică a senzorilor amplasați pe partea stăngă a navei centrale Figura 4.7.Diferența înregistrată este în limita a 20C.

Figura 4.7 Variația temperaturii între înălțimile măsurate de la 3 și 15 (m)

Figura 4.8 Variația umidității între înălțimile măsurate de la 3 și 15 (m)

9360842474886552561646803744280818729361

27

26

25

24

23

22

21

20

19

18

Număr de înregistrări

Valoa

reatem

peratu

ri

Temperatura(°C) Dr. 3 mTemperatura(°C) Dr. 15 mTemperatura(°C) St. 3 mTemperatura(°C) St. 15 m

Variable

Variația temperaturi între 3 m și 15 m înălțime senzori stânga și dreapta

9360842474886552561646803744280818729361

55

50

45

40

35

30

25

20

Număr de înregistrări

Valoar

eaum

idității

Umiditate(%) Dr. 3 mUmiditate(%) Dr. 15 mUmiditate(%) St. 3 mUmiditate(%) St. 15 m

Variable

Variația umidității aerului între 3 m și 15 m senzori stânga și dreapta



Pentru a estima o valoare a indicilor de confort PMV și PPD propunem, după ecuația deconfort a lui Fanger 1970 (Fanger, 1970), (ASHRAE, 2017), (***, STAS 13149, 1997), am realizat

un program de calcul rapid în limbajul de programare Visual Basic, pe platforma oferită de softuluiMicrosoft Excel, denumit PC-PMV-PPD(program de calcul PMV-PPD).

Valorile coeficienților de confort PMV și PPD pentru înregistrările efectuate la CatedralaMitropolitană din Iași sunt prezentate în Figura 4.9, acestea au fost calculate cu valorile medii aletemperaturilor și umidității, din zona de ocupare, pentru izolația termică a vestimentației s-aconsiderat o valoare de 1 clo, iar rata metabolică s-a considerat 1.2 met. Graficul de confort neindică o valoare de -0.2 PMV și 5.8% PPD. Aceste valori ne indică un nivel de confort ridicatpentru perioada în are s-au făcut măsurătorile.

a) b)

Figura 4.9 Indicii de Confort PMV și PPD din Catedrala Mitropolitană din Iașia) valorile PMV și PPD b) graficul de confort al Catedralei Mitropolitane din Iași

Biserica Mănăstirii Trei IerarhiPentru Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi, prelucrările statistice ale măsurătorilor realizate în

intervalul calendaristic 22.12.2016 – 5.01.2017 și 1-20.02.2017, sunt redate în Figura 4.31. Sepoate observa că, pe fondul temperaturilor exterioare scăzute din acea perioadă și temperaturileinterioare au avut valori – relativ - mici.. Acestea s-au menținut în jurul valorii de 140C. Umiditateaa avut și fluctuații pronunțate, media fiind de 48 % rH, iar intervalul de variație a fost cuprins între30-60 % rH. Pentru indicatorii de confort au fost identificate oscilații care, totuși, au fost mențineîn intervale acceptabile pentru nivelul de îmbrăcăminte al ocupanților prezenți într-un astfel despațiu. De asemenea, dorim să specificăm faptul că - sistemul de încălzire cu aer cald și radiatoare- a redus mult umiditatea, chiar dacă în perioada când au fost făcute măsurătorile, s-a înregistratun număr ridicat de credincioși care au participat la serviciul religios (fiind sărbătorile de iarnă).Influența favorabilă a sistemelor de încălzire ( în acest caz) este susținută și de rezultate efectuateîn cadrul studiului Friendly Heating (Camuffo, 2010), care menționează aceste manifestări asupraclimatului interior din lăcașuri de cult studiate.



a) b)

c) d)

e) f)Figura 4.10 Înregistrări efectuate în Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi din Iași în perioada

22.12.2016 – 5.01.2017a) Măsurători ale temperaturilor efectuate cu Sonda tip Glob și Sonda IAQ

b) histograma vitezelor aerului c) histograma Umidității d) histograma pentru PMVe) histograma pentru PPD f) variația în timp a temperaturii, umidității și vitezei aerului

Valorile indicilor de confort calculați pentru prima perioadă în care s-au făcut măsurători înBiserica Mănăstirii Trei Ierarhi sunt ilustrați în Figura 4.11, aceștia având valori de PMV= -1.6 șiPPD= 56.3.

-0,14-0,28-0,42-0,56-0,70-0,84-0,98

250

200

150

100

50

0

Mean -0,6953StDev 0,1568N 3980

PMV Calc

Frecv

ența

NormalHistograma cu PMV Calculat

27242118151296

250

200

150

100

50

0

Mean 15,70StDev 4,283N 3980

PPD Calc (%)

Frecv

ența

Histogram of PPD Calc (%)Normal

398035823184278623881990159211947963981

60

50

40

30

20

10

0

Numărul Măsurătorii

Valor

ileM

ăsur

ătoril

or În

regist

rate

Temperatura Sonda IAQ (°C)Umiditatea aerului (%rH)Viteza Aerului (m/s)

Variable

Variația pe scara timpului pentru Temperatura, Umiditatea și Viteza Aerul

57,555,052,550,047,545,042,540,0

350

300

250

200

150

100

50

0

Mean 48,25StDev 3,796N 3980

Umiditatea aerului (%rH)

Frecv

ența

NormalHistograma cu Umiditatea aerului (%rH)

0,210,180,150,120,090,060,030,00

1200

1000

800

600

400

200

0

Mean 0,04145StDev 0,02764N 3980

Viteza Aerului (m/s)

Frecv

ența

NormalHistograma cu Viteza Aerului (m/s)

Temperatura Sonda IAQ (°C)Temperatura la Globu Negru (°C)

18

17

16

15

14

13

12

Temp

eratu

rile Î

nreg

istrat

e

Boxplot cu Temperatura măsurata cu Sonda tip Glob și Sondă IAQ



a) b)Figura 4.11 Indicii de Confort PMV și PPD din Biserica Trei Ierarhi din Iași în perioada

22.12.2016 – 5.01.2017a) valorile PMV și PPD b) graficul de confort al Bisericii Trei Ierarhi din Iași

Din Figura 4.33 - pentru Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi - prin prelucrarea înregistrărilor, s-au obținut indicii de confort calculați cu programul personal pe baza măsurătorilor efectuate pentruperioada calendaristică cuprinsă între 1-20.02.2017.

a) b)Figura 4.12 Indicii de Confort PMV și PPD din Biserica Trei Ierarhi din Iași în perioada

01.02.2017 – 20.02.2017a) valorile PMV și PPD b) graficul de confort al Bisericii Trei Ierarhi din Iași

Dacă vom compara cele doua situații privind indicii de confort PMV și PPD, vom observacă a doua situație măsurată este mai convenabilă pentru confortul termic al credincioșilor, chiardacă temperaturile exterioare - pentru intervalul calendaristic în care s-au făcut măsurătorile - suntmai scăzute cu T2 = – 16,2 0C (valoare medie pentru situația 2) , comparativ cu T1= – 7,8 0C(valoare medie pentru situația 1).

În Figura 4.13 sunt detaliate într-o prelucrare statistică înregistrările din a două perioadăcând s-au văzut măsurători.



a) b)

c) d)

e) f)Figura 4.13 Înregistrări efectuate în Biserica Mănăstirii Trei Ierarhi din Iași în perioada 1-

20.02.2017a) măsurători ale temperaturilor efectuate cu Sonda tip Glob și Sonda IAQ b) histograma

vitezelor aerului c) histograma umidității d) histograma pentru PMV e) histograma pentru PPDf) variația în timp a temperaturii, umidității și vitezei aerului

Comparând grafice ilustrate în Figura 4.10 și Figura 4.13, se poate observa o scăderepronunțată a umidității relative pentru cea de-a doua situație. Acest fapt ce poate afecta obiecteledin lemn, materiale textile, hârtie și toate obiectele de cult cărora - prin scăderea umidității – li sepot induce eforturi suplimentare în structură (Camuffo, et al., 2014). Dacă din punct de vedre alconfortului, pentru ocupanții prezenți, a doua situație (dacă ne raportăm la parametrii de confort)este favorabilă, nu același lucru se poate spune pentru obiectele de patrimoniu, care – prin scădereaumidității relative – pot fi supuse unor degradări.

0.250.200.150.100.050.00

1600

1400

1200

1000

800

600

400

200

0

Mean 0.04610StDev 0.03501N 5250

Viteza curenților de aer (m/s)

Frequ

ency

NormalHistograma cu Viteza curenților de aer (m/s)

Temp. Sondă IAQ (°C)Sondă Glob Negru (°C)

20

19

18

17

16

15

14

Temp

eratu

REZUMAT - doctorat.tuiasi.ro DE DOCTORAT... · - REZUMAT - OPTIMIZAREA SISTEMELOR DE ÎNCĂLZIRE...

Documents

Transcript of REZUMAT - doctorat.tuiasi.ro DE DOCTORAT... · - REZUMAT - OPTIMIZAREA SISTEMELOR DE ÎNCĂLZIRE...