CAP 8 VENTILAREA SPAŢIILOR DE LOCUIT ........................................ 145 8.1. Generalităţi ............................................................................................. 145 8.2. Condiţii de realizare a ventilaţiei individuale ........................................ 145

8.2.1. Condiţii de confort şi igienă ............................................................. 146 8.2.2. Durata de viaţă a construcţiei (clădirii) ............................................ 147 8.2.3. Utilizarea în siguranţă a centralelor termice de apartament............. 148 8.2.4. Restricţii şi recomandări................................................................... 148

8.3. Ventilarea locuinţelor ............................................................................. 149 8.3.1. Ventilaţia naturală a spaţiilor de locuit............................................. 149 8.3.2. Ventilaţia mecanică a spaţiilor de locuit .......................................... 151

8.3.2.1. Ventilaţia mecanică simplu fux .................................................. 151 8.3.2.2. Ventilaţia mecanică gaz.............................................................. 152 8.3.2.3. Ventilaţia mecanică hidroreglabilă ............................................. 154 8.3.2.4. Ventilaţia mecanică dublu flux................................................... 154

8.4. Ventilarea birourilor şi clădirilor sociale ............................................... 156 8.4.1. Ventilaţia simplu flux ....................................................................... 157 8.4.2. Ventilaţia dublu flux......................................................................... 158

8.4.2.1. Ventilaţia dublu flux cu încălzire ............................................... 159 8.4.2.2. Ventilaţia dublu flux cu răcire .................................................... 162 8.4.2.3. Ventilaţia dublu flux cu climatizare ........................................... 164 8.4.2.4. Ventilaţia dublu flux cu ventilo-convectoare ............................. 165 8.4.2.5. Ventilaţia dublu flux cu pompe de căldură................................. 167

143

144

CAP 8 VENTILAREA SPAŢIILOR DE LOCUIT

Spaţiul de locuit este acel sector în care, din punct de vedere al ventilaţiei şi climatizării, cererea şi necesităţile nu sunt întotdeauna bine armonizate. Utilizatorul se află în propriul său spaţiu, este liber să îşi aleagă condiţiile după modul sau de viaţă, obiceiuri, tradiţii, etc. Această precizare conduce la concluzia, foarte importantă, că instalaţia de ventilaţie/climatizare poate fi dotată la cel mai înalt nivel, dar ea va fi folosită de către utilizator în funcţie de dorinţa sa.

8.1. Generalităţi

S-a constatat că, chiar acolo unde există un sistem de ventilaţie centralizată, (în bucătării sau în alte spaţii), realizate prin însăşi construcţia imobilului, orificiile respective sunt adesea obturate de către locatari, cu bună ştiinţă, din următoarele motive:

apare curent de aer în incintă; încălzirea centralizată (iarna) este insuficientă şi deci se împiedică astfel răcirea incintei;

se manifestă o grijă exagerată de economisire a energiei; apare zgomotul instalaţiei; De asemenea, s-a constatat că deşi există sistem de ventilaţie, pe durata

zilei, când proprietarul lipseşte de acasă, el lasă geamurile sau uşile deschise pentru a proceda la o aerisire naturală, asociată şi cu dorinţa de aer liber, de spaţiu deschis.

8.2. Condiţii de realizare a ventilaţiei individuale

Proiectarea şi realizarea unei instalaţii de ventilaţie individuale trebuie să armonizeze cerinţele de confort cu cele de gestionare a sistemului de ventilaţie de către utilizator, fără a afecta, involuntar, celelalte funcţii ale sistemului.

145

8.2.1. Condiţii de confort şi igienă

Un individ consumă, funcţie de nivelul de activitate pe care o desfăşoară, între 20 şi 150 l/h de oxigen, ceea ce înseamnă un debit de aer nou de 0,4...3 m3/h; acest debit este mult mai mic decât debitele utile realizării funcţiilor legate de confortul şi igiena necesare, adică menţinerea calităţii aerului:

menţinerea umidităţii relative a aerului la valori acceptabile în domeniul de temperaturi prevăzut;

limitarea şi eliminarea mirosurilor nedorite; limitarea procentului de poluanţi produşi în interiorul incintei. Pentru fiecare din aceste funcţii ce trebuie realizate se determină debitul

de aer proaspăt necesar. Astfel, in ceea ce priveşte umiditatea relativă a aerului, există

numeroase surse de producere a vaporilor de apă: • surse externe: aerul exterior şi ploaia; • surse interne: - ocupanţii incintei (un adult degajă 40...100g/h vapori de

apă prin respiraţie şi transpiraţie, funcţie de intensitatea activităţii depuse);

- activităţi tehnice (bucătării, toalete, spălătorii, etc.). Astfel, într-un apartament de 4 camere, ocupat în mod normal de 4

persoane, aceste surse interne reprezintă o „producţie” totală de 10...20 kg/zi vapori de apă, vapori care în funcţie de temperaturile interioare şi de condiţiile termice şi de umiditate externe incintei pot fi mai mult sau mai puţin deranjante.

Menţinerea umidităţii relative a aerului presupune ca aerul interior împrospătat cu un anumit debit de aer exterior – aer nou, să fie capabil să preia vaporii de apă care se „produc” în incintă.

Exemplu: Vrem să menţinem într-o incintă, ocupată de o persoană în repaus, o

temperatură de 18 0C cu o umiditate relativă ϕ ≤ 80%, presupunând că aerul exterior (3 0C iarna şi 10 0C primăvara şi toamna) este saturat.

O persoană în repaos, (vezi cap 4, fig 5.1 ????), „produce” 40 g/h de vapori de apă. Diagrama aerului umed dă un conţinut de umiditate de 4,5 g/kg aer uscat la 3 0C şi

7,5 g/kg aer uscat la 10 0C. Pentru aerul din incintă (la 18 0C şi o umiditate relativă ϕ ≤ 80%), aerul trebuie să aibă un conţinut de umiditate de cel mult 10 g/kg aer uscat, deci el se poate încărca cu cel mult 5,5 g/kg aer uscat iarna şi 2,5 g/kg aer uscat primăvara şi toamna.

Deci debitele de aer necesare vor fi: 40:5,5 = 7,3 kg aer/h, deci aproximativ 6 m3/h, sau

146

40:2,5 = 16 kg aer/h, deci aproximativ 13 m3/h Pentru valori medii ale umidităţii relative a aerului exterior, debitul necesar maxim

va fi de aproximativ 10 m3/h şi pe persoană. Limitarea şi eliminarea mirosurilor este o cerinţă evident subiectivă,

Poluanţii care pot apare în interiorul acestor incinte se pot împărţi în 3 categorii: poluanţi anorganici (praf, NO2, CO2, SO2, etc.); poluanţi organici (derivaţi ai tutunului, formaldehidă, etc.); poluanţi bacterieni (legaţi de depozitarea deşeurilor, saci, filtre, etc.). Nu există, pentru habitat, reglementări speciale în acest sens, ventilaţia

fiind considerată eficace pentru reducerea mirosurilor. Exemplu: Un individ degajă, funcţie de metabolismul său, 10...40 l/h de CO2.

Regulile sanitare recomandă o limită de 0,1 % conţinut de CO2. Să vedem care trebuie să fie debitul de aer pentru menţinerea acestui nivel al CO2. Un adult „produce” în repaus 10 l/h de CO2. Pentru aceasta debitul de aer de

împrospătare ai trebuie să satisfacă relaţia 10 < 0,001⋅ ai, deci rezultă ai > 10⋅103 l/h =10 m3/h.

Acest debit este aproximativ egal cu debitul obişnuit prevăzut pentru ventilaţia unei incinte ocupate de o persoană.

8.2.2. Durata de viaţă a construcţiei (clădirii) Ventilarea unei clădiri poate avea efecte importante şi asupra duratei de

viaţă a clădirii, prin modul în care contribuie la eliminarea umidităţii din aceasta; pericolul apare la condensarea vaporilor de apă pe pereţii interiori ai clădirii sau chiar în interiorul acestora.

Condensul pe suprafaţa interioară a pereţilor Dacă acest tip de condensare este frecvent sau permanent, se facilitează

degradarea materialelor de tencuială şi este facilitată apariţia igrasiei. Acest fenomen apare mai întâi în zonele suficient de reci ale pereţilor, acolo unde vaporii de apă din aerul ambiant interior pot condensa, respectiv pe geamuri şi pe punţile termice (barierele termice); remediul constă în încălzirea suficientă a incintelor şi în izolarea termică adecvată.

Exemplu: Fie o incintă ocupată de o persoană activă, care degajă 80 g/h de vapori

de apă. Fie condiţii date de iarnă (te = 0 0C, ϕe = 50 %); fie ti =19 0C. Pereţii sunt izolaţi (k = 0,8 W/m2K), iar geamurile, duble, au k = 3,2 W/m2K.

Valorile de debit de ventilaţie av care condiţionează apariţia condensului datorat ocupantului incintei vor fi:

• dacă av < 6 m3/h – va apare condens pe toţi pereţii;

147

• dacă 6 < av < 10 m3/h – va apare condens doar pe geamuri; • dacă av > 10 m3/h – nu apare condens.

Acest debit este aproximativ egal cu debitul obişnuit prevăzut pentru ventilaţia unei incinte ocupate de o persoană.

Condensul intern (din pereţi) Acest fenomen se datorează prezenţei vaporilor de apă provenind din:

• etanşeitate redusă (între ferestre şi faţada clădirii, degradarea lemnului, fisuri, cămine de aerisire, etc. • urcarea apei prin capilaritate; • difuzia vaporilor de apă.

În acest caz, ventilaţia poate fi utilă doar la cea de a treia sursă (difuzia vaporilor), în celelalte cazuri fiind total ineficientă. Remediul este de natură constructivă, folosind materiale cu permeabilitate redusă la vaporii de apă.

8.2.3. Utilizarea în siguranţă a centralelor termice de apartament De regulă o astfel de centrală are circuitul de admisie aer ardere şi cel de evacuare gaze arse etanş: evacuarea acestora din incinta de montare a cazanului se face prin tubulatură de evacuare separată (direct în exterior) sau cuplată cu o tubulatură de evacuare a aerului viciat. Normele spun că debitul de extracţie este situat între 4,3 şi 2,3 m3/h şi per kW putere utilă.

8.2.4. Restricţii şi recomandări În materie de ventilaţie a clădirilor, exigenţele se grupează în două categorii:

• asigurarea unei igiene suficiente prin stabilirea debitelor de aer insuflat şi respectiv extras din incintă;

• economisirea de energie, care dă regulile de calcul pentru stabilirea contribuţiei ventilaţiei în bilanţul general energetic.

Principiile de realizare a instalaţiilor de ventilaţie sunt: a. principiul de bază este : aerisire generală şi permanentă; b. circulaţia aerului se face dinspre incintele principale (dormitoare, cameră

de zi) către incintele de serviciu (baie, bucătărie, etc.), unde sunt amplasate gurile de evacuare a aerului viciat, realizându-se astfel o „spălare” a întregii locuinţe;

148

c. instalaţiile de ventilare trebuie să poată extrage debitele indicate în tab. 8.1;

d. se pot utiliza sisteme de reglaj pentru debit; în funcţionare, debitul de aer ventilat poate fi redus, dar nu mai jos decât valorile minime indicate în tab. 8.2;

Tab. 8.1 Debitele ce trebuie realizate de instalaţiile de ventilaţie

Debite extrase [m3/h] Cabinet de

Numărul de incinte principale ale

apartamentului bucătărie Băi,

săli de duş Alte incinte

cu apă simplu multiplu 1 75 15 15 15 15 2 90 15 15 15 15 3 105 30 15 15 15 4 120 30 15 30 15

5 sau mai multe 135 30 15 30 15

Tab. 8.2. Valori minimale pentru debitele extrase din incinte Numărul de incinte principale

1 2 3 4 5 6 7 Debitul total minim [m3/h] 35 60 75 90 105 120 135 Debitul total minim în bucătărie [m3/h] 20 30 45 45 45 45 45

8.3. Ventilarea locuinţelor

Ventilaţia locuinţelor se poate face în cele două moduri cunoscute, respectiv ventilaţie naturală şi ventilaţie mecanică.

8.3.1. Ventilaţia naturală a spaţiilor de locuit Acesta este sistemul cel mai răspândit. Împrospătarea aerului este asigurată prin deschiderea ferestrelor sau prin permeabilitatea unor elemente de construcţie la trecerea aerului; debitul de aer se reduce la minimul posibil, pentru a elimina astfel pierderile de căldură din incinte prin aerul evacuat. Ventilaţia naturală se poate face după una din următoarele scheme:

- a - b - c - d - e

Fig. 8.1 Metode de realizare a ventilaţiei naturale în clădirile existente

149

Astfel avem: • ventilaţie prin deschiderea elementelor vitrate (fig. 8.1.a). Sistemul este simplu, dar debitul de aer realizat este aleatoriu şi cu funcţionare intermitentă. • ventilaţie prin orificii practicate în faţada incintei (fig. 8.1.b). Sistemul este inconfortabil pentru ocupanţii incintei, debitul de aer este aleatoriu şi dependent de condiţiile atmosferice exterioare. • ventilaţie prin orificiu practicat în faţada asociat cu tubulatură verticală (fig. 8.1.c). Sistemul este inconfortabil şi condiţiile se îmbunătăţesc doar dacă intrarea aerului este autoreglabilă. • ventilaţie prin tubulatură orizontală (fig. 8.1.d). În acest caz ventilaţia este mai dificilă, deoarece pot apare pierderi de sarcină în tubulatură. • ventilaţie prin tubulatură orizontală asociată cu tubulatură verticală (fig. 8.1.e). Soluţia este cea mai bună dintre cele prezentate, asigurând o ventilare corectă.

Tirajului natural se realizează eficient în anumite condiţii tehnice şi anume:

- se admite o singură schimbare de direcţie (fig. 8.2), la un unghi de maxim 200. La

Fig. 8.2 Înclinarea maximă admisă pentru tubulatura verticală

450

h< 5

m

α < 200h >

5 m

tubulatura netedă, dacă înălţimea tubulaturii este mai mică de 5 m, unghiul trebuie să fie mai mic de 450.

- ieşirea conductei deasupra acoperişului se face la minim 40 cm. În cazul unor imobile mari, cu mai multe apartamente, nu se construiesc

tubulaturi verticale independente (fig. 8.3.a), ci tubulaturi comune cu ieşiri independente (fig. 8.3.b).

150

- a - - b -

Fig. 8.3. Tubulaturi colective

8.3.2. Ventilaţia mecanică a spaţiilor de locuit Acest tip de instalaţii s-a dezvoltat mult în ultimul timp, deoarece el

permite obţinerea unei aerisiri generale şi permanente cu un debit de aer nou stabil şi independent de condiţiile atmosferice.

Există mai multe variante de realizare a acestui tip de ventilaţie, cel mai răspândit fiind cel de tip simplu flux, la care doar aerul viciat este extras mecanic (insuflarea mecanică fiind mai rar folosită).

8.3.2.1. Ventilaţia mecanică simplu fux În acest caz aerul nou este introdus exclusiv în incintele principale

(dormitoare, cameră de zi, etc.) prin guri de insuflare autoreglabile care au rolul de a atenua efectul vântului pentru a menţine constante debitele de intrare.

Sub efectul depresiunii date de ventilatorul de extracţie, aerul traversează apartamentul trecând prin incintele principale către incintele mai intens poluate (bucătării, băi etc.) prin interstiţiile uşilor sau prin spaţii special create în acest scop la partea inferioară a uşilor (fig. 8.4).

Aerul viciat este evacuat prin gurile de extracţie situate în incintele mai poluate, guri ce sunt adaptate necesităţilor incintelor respective:

în bucătării, gurile de extracţie trebuie adaptate necesităţii de variaţie a debitului (minim – maxim);

în sălile de baie, acestea pot fi dotate cu un programator cu ceas.

151

Fig. 8.4 Schema de principiu a ventilaţiei mecanice simplu flux * fiecare cameră de serviciu (bucătărie, baie, etc.) are cel puţin o gură de extracţie a aerului racordată la instalaţia de ventilaţie mecanică. ** fiecare incintă principală (cameră de zi, dormitor) are cel puţin o gură de intrare a aerului nou.

Pentru case, chesonul de extragere a aerului este de regulă amplasat în

podul casei (la mansardă). În imobilele de tip colectiv (blocuri), aceste chesoane se amplasează pe terasa blocului sau în incinte special create pe terasa blocului.

8.3.2.2. Ventilaţia mecanică gaz În acest caz instalaţia extrage simultan aerul viciat al incintei dar şi

produsele de ardere (gazele) rezultate de la un cazan de încălzire (fig. 8.5). Acest tip de ventilaţie necesită guri de extracţie separate, capabile să asigure preluarea creşterii de debit extras – atunci când cazanul este în funcţiune, ca şi prezenţa unui dispozitiv de siguranţă.

În principiu sunt disponibile 5 tipuri de guri de extracţie (tipul exact fiind

Cameră de zi Cameră de zi

Bucătărie Dormitor 1

Bucătărie

Dormitor 2 Dormitor 2

Dormitor 1

WC

WCWC

Dormitor 3

Ieşiri aer viciat

Intrări aer nou

Intrare aer nou Intrare aer nou

Casa scărilor BaieBaie

152

indicat de fiecare fabricant de cazan):

Reţea orizontalăVentilator extractor

Guri de extracţie

Intrare aer

Conductă verticalăCazan

Picior demontabilFereastră

Fig. 8.5 Schema de principiu a ventilaţiei mecanice - gaz

Coş vertical

guri cu reglaj fix; autoreglabile; termoreglabile; termomodulante; autotermoreglabile. În cazul opririi ventilatorului extractor, (de evacuare a produselor de

ardere), evacuarea acestora trebuie să poată fi asigurată prin tiraj natural sau arderea trebuie să se oprească automat.

În practică, aceste cazane de apă caldă sunt dotate cu un dispozitiv de securitate care comandă oprirea arderii; acesta este de tip termic în cazul cazanelor clasice sau este de tip presostatic la cazanele cu condensaţie.

În cazul unor instalaţii colective (la bloc, case cu mai multe etaje), acest sistem nu mai este suficient; s-a constatat că, în cazul opririi ventilatorului extractor, tirajul rezidual al primelor nivele poate produce refularea gazelor către etajele superioare (fig. 8.6). În acest caz se întrerupe funcţionarea toturor cazanelor până la remedierea defecţiunii.

Camera de zi Bucătărie

153

E E

Etaj Etaj

CazanCazan Parter Parter

Fig. 8.6 Schemă de ventilaţie la o casă cu etaj: a - instalaţie de protecţie obligatorie (risc de refulare gaze la etaj) la oprirea extractorului E;

b - instalaţia nu prezintă risc de refulare gaze la etaj. 8.3.2.3. Ventilaţia mecanică hidroreglabilă În cazul acestor sisteme, principiul constă în a stabili o dependenţă între

debitul de aer şi unul sau mai mulţi parametri ce caracterizează starea aerului ambiant din incintă şi care reflectă gradul de ocupare al incintei şi activităţile ce au loc în aceasta. Există două criterii simple care satisfac această cerinţă:

nivelul de CO2; acesta nu s-a dezvoltat însă din raţiuni economice. nivelul higrometric. În acest caz, debitul total de aer extras depinde de

gradul de higrometrie a aerului; acesta estre măsurat cu captori care comandă clapetele gurilor de extracţie a aerului.

8.3.2.4. Ventilaţia mecanică dublu flux Ventilaţia mecanică dublu-flux presupune existenţa a două ventilatoare:

unul care extrage aerul viciat din sala de baie şi bucătărie, in timp ce un al doilea ventilator insuflă aerul proaspăt în celelalte incinte (camere, cameră de zi, etc.).

Sistemul este mai complex, el comportând următoarele: controlul debitelor de intrare şi ieşire (prin cele două ventilatoare); o bună protecţie la zgomote ventilatoarele fiind amplasate într-un spaţiu

separat); posibilitatea introducerii tratării complexe a aerului (cu mai multe funcţii

termodinamice);

-a- -b-

154

posibilitatea preîncălzirii aerului introdus prin recuperator de căldură sau chiar cu pompă de căldură.

Ventilaţia mecanică dublu-flux gaz (fig. 8.7) este o variantă foarte performantă din punct de vedere energetic, el fiind folosit în special atunci când ventilaţia de evacuare a aerului viciat este combinată cu evacuarea gazelor arse de la un cazan de apă caldă.

Fig. 8.7 Schemă de principiu ventilaţie dublu flux – gaz

1 – hotă bucătărie; 2 – reţea încălzire centrală cu apă caldă; 3 – calorifere; 4 – reţea distribuţie aer nou preîncălzit; 5 – ventilator insuflare aer nou; 6 – preîncălzitor; 7 – ventilator evacuare aer viciat; 8 - reţea extracţie aer viciat; 9 – cazan apă caldă.

Preîncălzirea aerului nou se face cu ajutorul unui schimbător de căldură

cu plăci (6). Aerul nou exterior este preluat cu ventilatorul (5), este preîncălzit în (6) şi apoi este insuflat în incinte (cameră de zi, dormitor) prin reţeaua de distribuţie (4). Aerul viciat (preluat din incinte) având un anumit conţinut de căldură, împreună cu gazele de ardere provenite de la cazanul de apă caldă (9) sunt preluate prin intermediul reţelei de extracţie (8), cedează căldură în preîncălzitorul (6) şi se evacuează în atmosferă cu ventilatorul (7).

Sistemul este autoregulator, deoarece cu cât temperatura exterioară este mai scăzută, cu atât cazanul funcţionează mai intens (trimiţând căldura în

WC

Bucătărie Baie Dormitor

Cameră de zi

1

2 3

4 5

7

6

9

8

Evacuare aer viciat şi gaze de ardere

Intrare aer nou

155

caloriferele 3 prin reţeaua de încălzire 2), recuperarea căldurii produselor de ardere va fi mai semnificativă şi deci aerul nou va fi mai puternic încălzit. Temperaturile obţinute sunt stabile şi apropiate sau chiar mai ridicate decât cele realizate cu reţeaua de încălzire clasică (2, 3).

Costul unei astfel de instalaţii este destul de ridicat şi se justifică în zonele cu climat rece, unde economia realizată prin recuperare este compensată de scăderea consumului de combustibil ars la cazanul de încălzire. În regim de vară schimbătorul de căldură este scos din circuit şi aerul rece poate fi tratat după metodele clasice.

8.4. Ventilarea birourilor şi clădirilor sociale În această categorie intră :

• clădirile cu destinaţii de birou, sedii bancare etc. • clădirile cu destinaţii de hotel, spitale, case de odihnă, aziluri, case de

copii, case de odihnă etc. Ambele categorii de clădiri se caracterizează prin aceea că activitatea este

în majoritatea ei sedentară, şi deci necesită o abordare directă în ceea ce priveşte sistemul de ventilaţie. Necesităţile generale sunt cele deja cunoscute, adică asigurarea unui debit de aer nou minim necesar, diminuarea poluării etc.

Restricţiile ce se iau în considerare ţin seama de condiţiile de igienă, izolaţie termică, nivel de poluare sonoră, ca şi economiile de energie.

Astfel, în ceea ce priveşte reînnoirea aerului în spaţiile de mai sus, se recomandă următoarele valori de debite de aer:

• camere şi birouri - pe ocupant nefumător ∼ 18 m3/h; - pe ocupant fumător ∼ 25 m3/h;

• săli de întruniri ∼- pe ocupant nefumător ∼ 18 m3/h; - pe ocupant fumător ∼ 30 m3/h;

• săli de baie şi duşuri: 36 ... 54 m3/h; • săli de baie şi duşuri colective 30 +15 N* m3/h.

N* - numărul de echipamente din incinta respectivă. Priza de aer nou, ca şi ieşirea aerului uzat trebuie să fie situate la cel puţin

8 m de orice sursă de poluare, respectiv de orice fereastră sau gură de aspiraţie a aerului pentru ventilaţie.

156

În ceea ce priveşte economia de energie, se recomandă următoarele: • ventilaţia să poată funcţiona cu două viteze (50% şi 100%), pentru a ţine

seama de perioadele când incinta nu este ocupată în totalitate; • ca în perioada de încălzire , eventuala umidificare să nu depăşească 5

g/kg aer uscat; • în aceeaşi incintă să nu se practice simultan livrare de căldură şi de frig.

8.4.1. Ventilaţia simplu flux În figurile 8.8 şi 8.9 se prezintă exemple practice de realizare a ventilaţiei

simplu flux la un hotel, respectiv la o clădire de birouri. Introducerea aerului nou se face prin deschiderile din faţada clădirii, pe una din feţele acesteia.

1

2

Faţada clădirii

Limita plafonului fals

11

2

3

Cameră de zi

Hol

Grup sanitar

Grup sanitar H

ol

Cameră de zi

Hol de circulaţie

adă

adă Grup sanitar

ţ ţ

Fa Fa3 4

Hol

circ

ulaţ

ie

Fig. 8. 8 Ventilaţie simplu flux (hotel) Fig. 8. 9 Ventilaţie simplu flux (birouri) 1 - deschideri în faţadă; 2 - radiatoare statice; 1 - deschideri în faţadă; 2 - radiatoare statice; 3 - extragere sanitară. 3 - extracţie sanitară; 4 - extracţie de

circulaţie. Aceste deschideri (1) sunt calculate astfel încât să se obţină un debit de

157

trecere constant, într-o plajă de presiuni de la 20 la 200 Pa. Debitul unitar este de aproximativ 30 m3/h pe fiecare fereastră (adică aproximativ necesarul pentru un ocupant).

Extracţia aerului se face prin spaţiile cu destinaţie sanitară sau prin holurile de circulaţie, după ce aerul a traversat camerele (birourile) şi holurile (respectiv holurile de circulaţie) incintele respective. Trecerea aerului din camere, respectiv birouri, în spaţiile de evacuare, se face prin metodele prezentate (orificii la partea inferioară a uşilor, spaţiu între uşă şi pardoseală etc.). Circuitele de extracţie a aerului sunt de regulă comune pentru mai multe niveluri, conductele de evacuare fiind în configuraţie „umbrelă” – o conductă verticală la care se racordează conducte orizontale, amplasate de regulă în plafoane false.

Încălzirea aerului se realizează cu radiatoare clasice cu apă caldă (2) sau cu radiatoare electrice.

8.4.2. Ventilaţia dublu flux Acesta este modul de ventilare cel mai folosit, deoarece el satisface în cel

mai înalt grad nivelul de confort , putând asigura diverse funcţii termodinamice (încălzire, răcire, climatizare).

Schemele de principiu pentru un hotel este prezentată în fig. 8.10, iar pentru o clădire de birouri în fig. 8.11.

Circuitele de intrare a aerului nou sunt în general paralele cu cele de extracţie a aerului viciat (3 – fig. 8.10, sau 4 fig 8.11), iar tubulatura verticală poate servi la două sau mai multe incinte alăturate. Difuzia aerului spre interior se face prin guri de aer (4 – fig. 8.10, sau 5 fig 8.11), amplasate pe pereţi sau în plafon (în cazul când există plafoane false). Fiecare gură de aer este racordată la un circuit de insuflare a aerului printr-o conductă în capătul căreia se montează un registru de reglare a debitului.

Încălzirea aerului se realizează tot cu radiatoare clasice cu apă caldă (1) sau cu radiatoare electrice; încălzirea se poate asigura şi cu ajutorul recuperării unei părţi din căldura conţinută în aerul evacuat.

În regim de iarnă, încălzirea aerului nou introdus se va face cu o baterie caldă, amplasată la ieşirea circuitului de insuflare a aerului în incintă.

158

În perioadele cât incintele nu sunt locuite, funcţionează doar extracţia sanitară, dar în regim redus, introducerea aerului nou fiind oprită. În acest fel incintă va fi într-o uşoară stare de depresiune.

Faţa

dă

Faţa

dă

Hol

5 5

5

2 3

5 5

4

1 5

Limita plafonului

fals

Cameră de zi Cameră de zi

4 4

1

Hol de circulaţie 3

2

Faţadă

Fig. 8. 10 Ventilaţie dublu flux (în camere) Fig. 8. 11 Ventilaţie dublu flux hotel 1 - radiatoare statice; 2 – extracţie sanitară ; 1 - radiatoare statice; 2 - extracţie sanitară; 3 – intrare aer nou; 4 - difuzare. 3 - extracţie circulaţie; 4 - insuflare aer nou;

5 – difuzare.

Acest gen de ventilaţie prezintă avantajul unui control exact al debitului de aer introdus în incintă, ca şi eventuala recuperare a energiei din aerul evacuat. Ca dezavantaje ar fi faptul că aceste instalaţii sunt mai complicate, că este necesar un spaţiu suplimentar pentru amplasarea conductelor şi că prezenţa gurilor de insuflare a aerului şi a ventilatoarelor de insuflare conduce la creşterea nivelului de zgomot în incintele locuite (camere de hotel, birouri etc.).

8.4.2.1. Ventilaţia dublu flux cu încălzire

159

În acest caz insuflarea aerului asigură simultan şi necesităţile de ventilaţie ca şi pe cele de încălzire necesare. În regim de iarnă, când text < 190C, aerul este încălzit înainte de introducerea sa în incintă la o temperatură mai mare decât temperatura ambiantă. În acest fel aerul introdus va contribui la acoperirea pierderilor de căldură ale incintei. Diferenţa maximă de temperatură între debitul de insuflare ţi aerul interior este de 25 0C.

În fiecare circuit se realizează amestecul de aer nou cu aer recirculat, fiecare fiind dozat cu ajutorul unei clapete de reglaj. Conductele de transport a aerului insuflat sunt situate în plafoanele false sau în canalele tehnice, iar dacă transportă aer încălzit sunt izolate din punct de vedere termic.

Extragerea aerului se face după ce acesta traversează incinta. O parte din aer este condus printr-o uşoară depresiune creată de ventilator, către incintele cu destinaţie sanitară, pentru a le ventila şi pe acestea, apoi este evacuat; o altă parte din aer este extrasă în scopul de a fi recirculat. Aerul este preluat din spaţiile de circulaţie (holuri) prin guri de extracţie speciale, ale căror conducte nu necesită obligatoriu o izolaţie termică.

Încălzirea aerului se face cu ajutorul bateriilor de încălzire, amplasate pe traseul aerului în amestec din zona de difuzare a acestuia în incinte. În regim de iarnă, temperatura amestecului de aer trebuie să fie ridicată, pentru a compensa astfel pierderile şi de aceea se foloseşte o baterie caldă amplasată chiar în plafonul fals, la intrarea în incintă. Bateria poate fi de tipul cu apă caldă, vapori sau electrică. Este recomandabilă recuperarea căldurii din debitul de aer evacuat, de exemplu prin recircularea unei părţi din acesta.

Controlul ambianţei se realizează la nivelul fiecărei baterii terminale , iar ventilaţia este în general cu două viteze.

• viteza mai mică va asigura necesităţile de ventilaţie ale zonelor neocupate, insuflarea de aer fiind realizată doar cu aer recirculat.

• viteza mai mare asigură regimul normal de funcţionare, pentru care volumul de aer insuflat este un amestec de aer nou şi aer recirculat. În regimul de „viteză mică de insuflare”, preluările de aer

corespunzătoare sunt în regim redus, deci va exista o uşoară depresiune în zona tratată. Circuitul bateriei de calde terminale poate fi oprit, fiind suficientă insuflarea aerului preîncălzit de bateria centrală de preîncălzire, pe perioada

160

neocupării incintei (se menţine o temperatură pozitivă, dar redusă ca valoare). Vara, în perioadele de neocupare a incintei, ventilaţia de insuflare este

oprită, rămânând active doar extracţiile sanitare, dar şi acestea în regim redus.

Limita plafonului

fals

Cameră de zi Cameră de zi

4 4

1

Hol de circulaţie 3

2

Faţadă

++

1

Faţa

dă

Faţa

dă

Hol

5 5

5

2 3

55

4

5

1

1’

Fig. 8. 12 Ventilaţie dublu flux cu încălzire Fig. 8. 13 Ventilaţie dublu flux cu încălzire (hotel) (birou)

1 – baterii de încălzire; 2 – extracţie sanitară; 1 - baterii încălzire; 1’ - baterie de încălzire 3 – intrare aer nou; 4 - difuzare. comună; 2 - extracţie sanitară; 3 - extracţie

circulaţie; 4 - insuflare aer nou; 5 – difuzare.

Instalaţia poate fi condusă cu un ceas programator, ce marchează: • perioada de păstrare – când incinta nu este ocupată; • perioada de pregătire – înainte de sosirea personalului activ; • perioada de funcţionare în sarcină – pe durat de ocupare a incintei

(clădirii), totul având loc pe durata unei zile (24 ore), ciclic. Avantajele unei astfel de funcţionări sunt multiple:

161

• se pot elibera fizic, total, suprafeţele supuse ventilării de orice alt fel de aparat de ventilare, aparatele acestui sistem fiind în afara zonelor vizibile;

• se poate funcţiona, în special în sezoanele intermediare şi vara, cu tot aerul nou, obţinând ambianţe interioare mult mai „proaspete”. Dezavantajele constau în creşterea debitelor de aer insuflate, deci a

consumului energetic de ventilare, ca şi în complicarea instalaţiilor din plafoanele false şi accesul mai dificil la ele.

În cazul hotelurilor (fig. 8.12), fiecare incintă (cameră) este prevăzută cu o baterie terminală (1) amplasată în tavanul fals, ocupanţii incintei având posibilitatea de a-şi regla singuri confortul cu ajutorul unui termostat amplasat în incintă.

În cazul birourilor (fig. 8.13) se pot lua în considerare două variante: • o baterie terminală pentru fiecare birou (1), cu reglaj local cu termostat; • o baterie terminală pentru un ansamblu de birouri (1’), având acelaşi

regim termic (aceeaşi expunere la soare, aceeaşi destinaţie etc.). În acest caz bateria este plasată în capătul unui circuit de insuflare şi reglarea sa se face cu un termostat plasat într-o zonă comună (hol etc.).

8.4.2.2. Ventilaţia dublu flux cu răcire Principial, schemele de ventilaţie dublu flux cu răcire se aseamănă cu

cele anterioare (cu încălzire). Instalaţiei i se adaugă în acest caz o baterie rece în capătul circuitului de insuflare. Aceasta va reduce temperatura aerului din incinte la valori acceptabile. Temperatura de răcire trebuie bine aleasă pentru a nu provoca curenţi de aer rece şi în consecinţă, între temperatura de difuzare a aerului şi cea ambiantă trebuie să existe un ecart de 8 – 13 0C, cu amplasarea corespunzătoare a gurilor de insuflare a aerului.

Practic, condiţia de mai sus conduce la dublarea debitelor necesare faţă de debitele de ventilaţie calculate, ajungând la 3...4 volume-incintă ventilate pe oră, aerul fiind în mare parte recirculat.

Instalaţiile trebuie izolate foarte bine din punct de vedere termic, conductele fiind izolate contra condensării vaporilor din aer (pentru că sunt reci). Extragerea aerului se face similar, cu precizarea că aerul extras din zonele

162

de circulaţie poate fi folosit pentru recirculare, fiind introdus în incinte în amestec cu aerul nou.

Încălzirea iarna se face cu radiatoare statice clasice (radiatoare cu apă caldă), reglajul fiind individualizat funcţie de sezon.

În regim de vară se folosesc baterii de răcire cu detentă directă, cu apă; răcirea se face funcţie de condiţiile cerute în incinte, dar cum diferenţa maximă admisibilă de temperatură este de 8 ... 13 0C, se impune creşterea debitului de aer ventilat.

4

Faţa

dă

Faţa

dă

Hol

15

52 3

6

1

4

Sanitare1’

4

55

Limita plafonului

fals

Cameră de zi Cameră de zi

4 4

1 Hol de circulaţie

3

2

Faţadă

6

5

Fig. 8.14 Ventilaţie dublu flux cu răcire (hotel) Fig. 8.15 Ventilaţie dublu flux cu răcire (birou)

1 - intrare aer nou + aer recirculat; 2 – extracţie 1 - radiatoare statice; 2 - extracţie sanitară; sanitară; 3 - extracţie aer confort; 4 - difuzare; 3 - extracţie aer confort; 4 - prize aer; 5 - radiatoare statice; 6 - preluare aer confort confort; 5 - difuzare; 6 - insuflare aer nou

+ aer recirculat.

Faţă de schemele anterioare se remarcă apariţia celui de-al treilea circuit (extracţia aerului de confort), care complică destul de mult instalaţia, respectiv se măreşte spaţiul destinat canalului tehnic; debitul de aer extras pentru confort

163

este de fapt debitul de aer recirculat. 8.4.2.3. Ventilaţia dublu flux cu climatizare Soluţiile folosite în acest caz sunt cele specifice schemelor precedente,

dar ele sunt adaptate la specificul instalaţiilor de climatizare; ambianţa generală va trebui menţinută la temperaturi cuprinse între 20 0C şi 25 0C, iar umiditatea relativă a aerului la 35% până la 55%.

În perioada de încălzire necesităţile instalaţiei sunt aceleaşi ca şi în cazurile precedente, iar în faza de răcire, debitele de insuflare depăşesc în mod curent 6...8 volume incintă/h, din care 80% privesc aerul recirculat, cu un ecart de temperatură faţă de incintă de 8...10 0C. Aceasta abordare impune folosirea de debite variabile, capabile să se adapteze progresiv la necesităţile de ventilaţie ale incintei tratate şi distribuţia aerului, în anumite momente, cu viteze relativ mari 10...15 m/s. Aceste viteze reduc secţiunea tubulaturii de transport a aerului (cu până la 70%), dar conduc la creşterea presiunii la nivelul ventilatoarelor.

Viteza mare va impune utilizarea unor cutii de detentă amplasate în capătul circuitelor de insuflare a aerului, în amonte de gurile de difuzare; în aceste cutii, presiunea dinamică şi cea statică sunt reduse astfel încât, la nivelul difuziei, aerul să aibă o viteză admisibilă pentru ocupanţii incintei. O astfel de cutie este dotată cu un dispozitiv de reglare a debitului de aer şi cu o baterie terminală de încălzire a aerului cu apă sau electrică.

În ceea ce priveşte extracţia aerului, aerul difuzat, după ce a traversat incintele este transferat prin depresiune, parţial, către spaţiile cu destinaţie sanitară pentru a fi evacuat; o parte va fi evacuată către exterior, iar o altă parte va fi folosită ca aer recirculat.

În structurile de tip hotel (fig. 8.16), există cele trei circuite distincte de insuflare aer (1), extracţie sanitară (2) şi extracţie de confort (3); fiecare incintă va fi prevăzută cu o cutie de detentă cu baterie caldă şi reglaj de debit (5), amplasată (pentru a diminua zgomotul şi din considerente estetice) în tavanul fals al băii. Incinta va fi dotată cu un termostat de ambianţă, disponibil pentru utilizator.

În structurile de tip birouri (fig. 8.17), se pot folosi cutii de detentă cu aceeaşi dotare ca şi în structura hotel, dar care pot fi utilizate atât local - pentru fiecare birou (5) cât şi general, pentru mai multe birouri aflate în aceleaşi

164

condiţii climatice şi de lucru (7).

Limita plafonului

fals

Cameră de zi Cameră de zi

4 4

1 Hol de circulaţie

3 2

Faţadă

5 6 5

1

Faţa

dă

Faţa

dă

4

42

3

5

5

Sanitare

6

4 4

6

7

Fig. 8.16 Ventilaţie dublu flux climatizare (hotel) Fig. 8.17 Ventilaţie dublu flux climatizare (birou)

1 - intrare aer nou + aer recirculat; 2 - extracţie 1 - intrare aer nou + aer recirculat; sanitară; 3 - extracţie aer confort; 4 - difuzare; 2 - extracţie sanitară; 3 - extracţie aer 5 - cutii detentă (cu baterie caldă şi debit variabil confort; 4 - difuzare; 5 - cutii detentă de aer); 6 - preluare aer confort. locale (cu baterie caldă şi debit variabil

de aer); 6 - preluare aer confort; 7 - cutii detentă generale (cu baterie caldă şi debit aer variabil).

Incintele astfel tratate vor dispune de maximul posibil de confort, iar

posibilitatea reglării debitului va permite realizarea de economii de energie. Controlul umidităţii aerului insuflat se va face din centrala de ventilaţie, adică asupra debitului total de aer venit prin tubulatură către incinte.

8.4.2.4. Ventilaţia dublu flux cu ventilo-convectoare

165

Un astfel de sistem poate asigura atât încălzirea cât şi răcirea aerului ventilat într-o aceeaşi unitate. Radiatoarele statice pot fi păstrate, caz în care funcţia încălzire va completa doar necesarul de căldură în incinte în sezonul rece, iar în cazul când acestea lipsesc, ele vor fi înlocuite de ventilo-convectoare care vor prelua în totalitate şi funcţia de încălzire.

Fig. 8.18. Ventilo - convector 1 - gură de insuflare aer; 2 - schimbător de căldură (baterii caldă + rece); 3 - rezervor

recuperare condensat; 4 - ventilator (cu motorul de antrenare); 5 - filtru de aer; 6 - priză de aer exterior.

Un ventilo-convector (fig. 8.18) se compune din următoarele elemente:

• un ventilator cu motor de antrenare (4), de regulă cu viteză reglabilă; • un schimbător de căldură (2) pentru apă caldă şi pentru apă rece (una sau

două baterii); • un filtru de aer (3); • guri de insuflare aer (1) şi de aspiraţie aer (6).

Ventilo - convectorul se poate monta pe perete la nivelul pardoselii (ca un radiator static clasic) sau aproape de tavan.

Alimentarea cu apă caldă sau/şi cu apă rece se face prin conducte dintr-un sistem de distribuţie centralizat. Efectul ventilo-convectoarelor se resimte până la o distanţă de 5...6 m. Trebuie menţionat că atunci când se funcţionează şi cu bateria rece, este posibilă formarea de condens pe pereţii acesteia, condens provenit din aerul cald (şi umed) din incintă; pentru această situaţie se prevede

166

un rezervor recuperare condensat (3) amplasat imediat sub bateria rece. În cazul folosirii acestor aparate într-o structură de birouri, amplasarea lor

se face aşa cum s-a descris mai sus. Dacă amplasarea se face într-o structură de hotel (fig. 8.19), se va proceda

la instalarea câte unui ventilo-convector (5) pentru fiecare cameră, amplasarea făcându-se de regulă în plafoane false.

Limita plafonului

fals

Cameră de zi Cameră de zi

4 4

1Hol de circulaţie

3

2

Faţadă

5

3

Fig. 8.19 Ventilaţie dublu flux cu ventilo - convectoare (hotel) 1 - intrare aer nou; 2 - extracţie sanitară; 3 - aer confort; 4 - difuzare; 5 - ventilo-convectoare.

Prin aparat va trece doar aerul recirculat, extras prin gurile de extracţie a

aerului de confort (3); astfel tratat, aerul recirculat va fi difuzat în incintă prin aceleaşi prin guri de insuflare (4) ca şi aerul nou adus la racordul (1). Extracţia sanitară se face, ca şi în celelalte cazuri, din spaţiile sanitare (băi), prin intermediul gurilor de extracţie special amplasate aici (2).

8.4.2.5. Ventilaţia dublu flux cu pompe de căldură

Un astfel de sistem poate asigura cele trei funcţii de bază şi anume încălzire, răcire şi climatizare. Soluţia este practic o ventilaţie cu insuflare şi extracţie simultană a aerului, în care emiţătoarele statice de căldură sunt înlocuite de către mici pompe de căldură apă-aer cu ciclu invers; condensarea are loc la o temperatură (tk) mai mare decât temperatura de vaporizare (tv)

167

Scopul sistemului este: • recuperarea energiei acolo unde ea se află în surplus şi de a o transfera

acolo unde ea este utilă; • stocarea energiei în exces, pentru a putea fi livrată la comandă (de

exemplu într-un sistem de încălzire - reţea de apă caldă). Sistemul este posibil de utilizat în special la clădirile care au simultan

necesităţi de căldură şi de frig. a. Pompa de căldură Aparatul propriu-zis se compune dintr-un circuit frigorific închis, cu două

schimbătoare de căldură, unul pe partea de aer şi unul pe partea de apă. Circuitul de răcire se inversează automat sub efectul unui termostat de incintă. Astfel, în funcţie de poziţia vanei (3), fiecare schimbător acţionează fie ca evaporator, fie ca şi condensator. Schimbătorul de căldură (1) introduce sau extrage căldură în/din aerul din incintă, şi, în acelaşi timp, schimbătorul (2) extrage sau trimite căldură apei din reţeaua de apă. a.1. Ciclul termic cu încălzirea aerului (fig. 8.20)

În acest caz căldura este extrasă din apa de reţea, la presiune scăzută (p1), în vaporizatorul (2); astfel, freonul gazos care circulă prin instalaţie se va

Fig. 8.20. Ventilaţie cu încălzirea aerului cu pompă de căldură 4

5

2

3

Tur, 210C

Retur, 180C

Aer

clim

atiz

at

(cal

d)

Reţea de apă

1

P1

P2

168

1 - condensator aer/freon; 2 - evaporator apă/freon; 3 - vană de inversiune; 4 - compresor; 5 – capilar (ventil de laminare).

vaporiza, va trece prin vana (3) şi apoi prin compresorul (5), unde creşte presiunea (până la valoarea p2).

Căldura conţinută în vaporii de freon va fi cedată, prin intermediul condensatorului (1) aerului ventilat, care astfel se încălzeşte. Deci, în acest mod, pompa de căldură este folosită pentru încălzirea aerului care se introduce în incintă cu căldura preluată din apa de reţea.

a.2. Ciclul termic cu răcirea aerului (fig. 8.21) În acest caz se acţionează vana de schimbare de sens (3), prin intermediul

căreia se schimbă practic sensul fluidelor prin vaporizator şi condensator. Freonul lichid va fi laminat în capilarul (4), presiunea sa scăzând de la p2 la p1

(secţiunea scade, viteza de curgere creşte şi ca urmare presiunea scade şi ea).

Fig. 8.21. Ventilaţie cu răcirea aerului cu pompă de căldură 4

5

2

3

Tur, 300C

Retur, 350C

Aer

clim

atiz

at

(rec

e)

Reţea de apă

1

P1

P2

1 - vaporizator aer/freon; 2 - condensator apă/freon; 3 - vană de inversiune; 4 - compresor; 5 – capilar (ventil de laminare).

Schimbătorul de căldură (1) va avea în acest caz rol de vaporizator,

freonul preluând căldură de la aerul care se va introduce în incintă şi care în acest fel se răceşte. Vana de schimbare a sensului (3) este comutată pe a doua

169

poziţie şi vaporii de freon obţinuţi la ieşirea vaporizatorului (1) trec în compresorul (5) unde le creşte presiunea de la p1 la p2. Vaporii trec apoi în schimbătorul de căldură (2), care acum va avea rol de condensator, unde vor ceda căldură apei din reţeaua de apă, care se va încălzi (de la 30 la 35 0C).

Pompele de căldură pot fi de „de plafon” sau „de perete”, iar amplasarea lor se face de la caz la caz, în funcţie de arhitectura internă, etc.

Efectul acestor instalaţii se face simţit până la o distanţă de 5...6 m; la distanţe mai mari este preferabil să se prevadă instalaţii clasice. De asemenea este posibil să apară condens pe pereţii bateriei reci, deci trebuie prevăzut un circuit de evacuare a condensului format. b. Reţeaua de apă. Pompa de căldură este racordată în paralel la o reţea de apă în buclă închisă; ea va încălzi sau va răci apa, după cum funcţionarea sa va fi în regim de încălzire sau de răcire. Reţeaua de apă se menţine la o temperatură cuprinsă între 15 şi 35 0C, iar dacă ne situăm în afara acestor limite, va apare necesitatea unei răciri suplimentare (cu turn de răcire în circuit închis) sau a unei încălziri suplimentare (cazan de apă caldă, schimbător de căldură, etc.). Schema de principu a reţelei de apă cu pompele de căldură aferente este prezentată în fig. 8.22.

2

3

4

5

1

Fig. 8.22. Schema de funcţionare a reţelei de apă în buclă închisă (cu încălzire şi răcire) 1 - pompe de căldură cu răcire; 2 - pompe de căldură cu încălzire; 3 - turn de răcire;

170

4 - cazan de apă caldă; 5 - pompă de apă.

Debitul total de apă al reţelei în circuit închis va suma debitelor necesare fiecărei pompe de căldură; pornind de la acest debit total şi de la structura cererii simultane (de căldură sau de frig), vor putea fi alese temperaturile de lucru ale reţelei de apă, deci se va stabili dacă se foloseşte încălzire (cu un cazan de apă caldă - 4) sau răcire (cu un turn de răcire – 3)

Turnul de răcire şi eventual sursa de căldură se amplasează în serie pe circuit, pe conducta de retur, şi sunt folosite alternativ, atunci când este necesar. Debitul total al buclei de reţea de apă va fi suma debitelor necesare impuse pentru fiecare pompă de căldură, iar la rândul lor ele determină temperatura de încălzire, respectiv de răcire necesare.

b. Reglajul instalaţiei se face la nivelul fiecărei incinte cu ajutorul unui termostat ce comandă compresorul (4) şi vana schimbare a sensului (3).

171

172